Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Лабораторные ответы защиты.doc
Скачиваний:
65
Добавлен:
07.12.2018
Размер:
2.84 Mб
Скачать

Определение длины волны с помощью колец Ньютона (Определение радиуса кривизны линзы)

1. В чем отличие геометрической и оптической разности хода?

Геометрическая разность хода интерферирующих волн — разность расстояний от источников волн до точки их интерференции.

Оптическая разность хода (произведение геометрической разности хода волн на показатель преломления среды)

∆ = xd/l.

В зависимости от того, целому или полуцелому числу длин волн равна оптическая разность хода, на тех или иных расстояниях х на экране наблюдаются светлые и темные полосы, параллельные друг другу. Расстояние между двумя соседними максимумами или минимумами освещенности называется шириной интерференционной полосы

∆x = lλ0/d ,где λ0 – длина волны монохроматического света.

2. Как использовать наблюдаемые явления для измерения столь малых величин, как длина волны света?

Рассмотрим плоскопараллельную пленку с показателем преломления n и толщиной d. Направим на пленку под углом i монохроматический свет. В точке падения О луч делится на два: часть света (луч 1) отразится от поверхности пленки, а часть войдет в пленку и преломится. Преломленный луч, дойдя до второй поверхности пленки, отразится от нее в точке С и, дойдя до точки В на верхней поверхности, выйдет из пленки под углом i (луч 2)

Лучи 1 и 2 когерентны, поэтому, если на их пути поставить собирающую линзу Л, то они сойдутся в одной из точек Р фокальной плоскости линзы и дадут интерференционную картину, которая будет определяться оптической разностью хода между интерферирующими лучами.

Если n > n0, то при отражении от пленки луч 1 потеряет полволны, и тогда оптическая разность хода

∆ = 2d(n2 – sin2i)1/2 + λ0/2. (4.12)

В точке Р будет максимум освещенности, если ∆ = mλ0, и минимум освещенности, если ∆ = (2m + 1)λ0/2 при m = 0, 1, 2,… Из выражения 4.12 следует, что интерференционная картина в тонкой плоскопараллельной пластинке определяется значениями d, n, i и λ0. Для каждого угла падения будет своя интерференционная полоса, поэтому для совокупности параллельных лучей, падающих на пластинку, возникнет совокупность полос равного наклона.

3. Схема установки и ход лучей при наблюдении колец Ньютона.

Примером полос равной толщины являются кольца Ньютона. Они наблюдаются при отражении света от границ воздушного зазора, образованного плоскопараллельной стеклянной пластинкой и соприкасающейся с ней плосковыпуклой линзой с большим радиусом сферической поверхности (рис. 4.3). Параллельный пучок света, падающий нормально на плоскую поверхность линзы, проходит ее без преломления, частично отражается от верхней и нижней границ воздушного зазора d. При наложении двух отраженных лучей возникают полосы равной толщины, представляющие собой концентрические окружности.

В отраженном свете оптическая разность хода

∆ = 2d + λ0/2

4. Получить формулу для радиуса кольца Ньютона? (Этот вопрос является обязательным).

В отраженном свете оптическая разность хода

∆ = 2d + λ0/2,

поскольку показатель преломления воздуха равен 1, а угол падения равен нулю. Из рис. видно, что R2 = (R – d)2 + r2, где R – радиус кривизны линзы, а r – радиус окружности, всем точкам которой соответствует одинаковый зазор d. Поскольку d мало, получаем, что d = r2/2R, тогда оптическая разность хода

∆ = r2/R + λ0/2, (4.14)

Радиус светлых колец может быть найден из выражения

rm(св) = [(m – 1/2)λ0R]1/2,

при m = 1, 2, 3,…, а радиус темных колец

rm(т)= (mλ0R)1/2

при m = 0, 1, 2,… Зная радиус кривизны сферической поверхности линзы и измеряя радиусы соответствующих колец, можно найти длину волны падающего на линзу света или при известной длине волны определить R.

Определение фокусных расстояний линз

Соседние файлы в предмете Физика