Порядок виконання роботи

1. Встановити пристрій для одержання кілець Ньютона на предметний столик і ввімкнути освітлювач.

2. Встановити тубус мікроскопа так, щоб у полі зору з’явилась інтерференційна картина. Домогтися її чіткого зображення.

За допомогою мікрометричних ґвинтів мікроскопа визначити діаметр перших п’яти кілець Ньютона у двох взаємно перпендикулярних напрямкахD_m, D_m.

4. Визначити середнє значення діаметра кожного кільця за формулою

. (3.10)

5. За розрахунковою формулою (3.9) визначити радіус кривизни лінзи R, комбінуючи різним чином пари кілець, наприклад 1-е з 2-м, 2-е з 3-м і т.д. Радіус обчислити не менше ніж п’ять разів (N = 5) за середніми значеннями діаметрів кілець. Якщо у роботі використовується червоний світлофільтр, тоді приймається = 640 нм. Визначити середнє значення. Результати вимірювань та обчислень занести в таблицю.

Таблиця

№ вимірювання	m	Dm	Dm	Dm	Ri
1 2 3 4 5 Середнє значення	-	-	-	-

6. Визначити довірчий інтервал R при довірчій імовірності Р = 0,95. Для спрощення розрахунків статистичне оброблення результатів проводити, як для прямих вимірювань. Для цього обчислити середньоквадратичну похибку

.

За відомими N та P у таблиці знайти коефіцієнт Стьюдента . Визначити довірчий інтервал

.

7. Результат записати в інтервальній формі

R = R_cp ±R ; Р = 0,95.

Примітка.При потребі для статистичного оброблення результатів вимірювань можна використати програму, яка занесена в пам’ять кафедральної ПЕОМ. Назва файла відповідає номеру лабораторної роботи.

Контрольні запитання і завдання

1. Яке явище називається інтерференцією світла?

2. У чому полягає принцип суперпозицій хвиль?

3. Які хвилі називаються когерентними?

4. Сформулюйте умови утворення максимумів та мінімумів при інтерференції хвиль.

5. Поясніть утворення кілець Ньютона.

6. Виведіть формулу для розрахунку радіусів кілець Ньютона.

7. Виведіть формулу для визначення довжини хвилі за допомогою кілець Ньютона.

Література:[1,§5.15.2; 2,§171-174; 3,§119121].

Лабораторна робота Опт.4

ВИЗНАЧЕННЯ ДОВЖИНИ СВІТЛОВОЇ ХВИЛІ

ЗА ДОПОМОГОЮ БІПРИЗМИ ФРЕНЕЛЯ

Мета роботи:вивчити явище інтерференції світла, способи одержання когерентних джерел та ознайомитися з одним із методів визначення довжини світлової хвилі.

Основні теоретичні відомості

Для створення інтерференційної картини в роботі використовується біпризма Френеля (рис. 11, а), яка утворюється двама однаковими призмами з малими заломними кутами (порядку 95), з’єднаними основами. Уявні когерентні джерелатавиникають внаслідок заломлення світла із вузької шілини S, паралельної ребру біпризми.

Центри випромінювання та, що йдуть від одного початкового джерела і випромінюють коливання з постійною різницею фаз, є когерентними.

Світлові пучки від джерел таперекриваються (ця область заштрихована) й інтерферують.

На рис. 11, б таті самі джерела; dвідстань між ними;l відстань від джерел до екрана.

Із геометричних міркувань дістанемо

(4.1)

Віднімемо від другого рівняння перше:

r₂² – r₁² = 2dx,

(r₂ – r)(r₁ + r₂) = 2dx. (4.2)

Відстань між джерелами d набагато менша за відстань lміж площиною екрана та площиною, в якій лежать джерелата(dl). Тоді можна вважати, що

r₁+ r₂2l. (4.3)

Підставивши (4.3) в (4.2) і позначивши r₂–r₁=, дістанемо

. (4.4)

Використавши умову максимуму інтерференції, можна знайти координати х_maxтих точок екрана, інтенсивність світла в яких найбільша:

(m = 0;1;2). (4.5)

Відстань між сусідніми максимумами

, (4.6)

звідки довжина світлової хвилі

. (4.7)

Якщо використати джерело монохроматичного світла, то на екрані буде інтерференційна картина у вигляді темних і світлих смуг. В центрі картини буде максимум (точка 0), який називається максимумом нульового порядку(m = 0). По обидва боки від нього розмістяться максимуми першого (m =1) і наступних порядків.

Потрібне устаткування:оптична лава, джерело світла, регульована щілина із світлофільтром, біпризма Френеля, телелупа із вимірювальним пристроєм (мікрометром), дві насадки на телелупу (0,5^хта 10^х), лінійка.