Описание лабораторной установки

Лабораторная установка состоит из микроскопа, на предметном столике которого крепятся оптическая система, состоящая из стеклянной пластинки и прижатой к ней линзы. Оптическая схема установки представлена на рис. 3. Источником света служат светодиоды, обладающие квазимонохроматическим излучением.

Р ис. 3 Блок-схема лабораторной установки для изучения колец Ньютона:

1 – источник питания блока светодиодов;

2 – блок светодиодов (источник квазимонохроматическогоизлучения);

3, 7 – линзы; 4 – стеклянная плоскопараллельная пластинка;

5 – плосковыпуклая линза; 6 – светоделительное устройство;

8 – объектив-микрометр.

Интерференционная картина наблюдается в поле зрения объектив-микрометра 8, при помощи которого измеряются диаметры интерференционных колец. В поле зрения (рис. 4а) объектив-микрометра находятся 8 больших (основных) делений. Одному большому делению соответствует 100 малых делений, нанесенных на отсчетный барабан (рис. 4б).

Рис. 4.

При вращении барабана в поле зрения перемещается крестообразный указатель А и связанный с ним индекс Б в виде двух рисок, отмечающий количество больших делений. Для измерения линейных размеров предмета точку пересечения нитей крестообразного указателя А совмещают с краем изображения предмета и снимают отсчет, причем индекс Б в поле зрения показывает целые деления на основной шкале, а указатель на барабане – сотые. Затем переводят указатель А на второй край изображения предмета и снимают второй отсчет. Разность этих двух отсчетов, умноженная на цену деления основной шкалы, дает искомый размер предмета (в нашем случае диаметры колец). На рисунке 4 индекс стоит между 3 и 4, а на отсеченном барабане цифра 55. Следовательно, первый отсчет – 3,55. Пусть второй отсчет – 0,31. Тогда, если цена деления окулярного микрометра равна K мм/дел, диаметр измеряемого кольца D_m равен

D_m= (3,55 – 0,31)K = 3,24K мм.

Порядок выполнения работы

Практически, в лабораторной работе, с целью уменьшения погрешностей, измеряется разность диаметров (или радиусов) двух темных колец и ,причем, берутся кольца не расположенные рядом, т.е. .

Тогда, из выражения для , имеем:

и формула для определения радиуса кривизны линзы:

Если цена шкалы , а радиусы темных колец , то рабочая формула для определения радиуса кривизны линзы будет иметь вид:

(2)

Зная радиус кривизны линзы, можно определить длину волны падающего света по формуле:

(3)

1. Включить осветитель в сеть.

2. Убедиться, что в поле зрения микроскопа видны кольца Ньютона.

3. С помощью объектив-микрометра измерить диаметры темных колец. Каждое кольцо измерять не менее 3 раз. В таблицу занести среднее арифметическое значение 3 измерений.

4. По рабочим формулам (2) или (3) для различных колец определить значение радиуса кривизны линзы или длину волны падающего света. Произвести не менее 3 расчетов. Результаты занести в таблицу 1 или 2.

5. Рассчитать погрешность измерений и дать окончательный результат в виде: или .

Таблица 1. Определение радиуса кривизны линзы

Длина волны излучения осветителя	Цена деления шкалы К	Средние диаметры колец (в делениях шкалы)
		D1	D2	D3	D4	D5	D6
Задается преподавателем	16610-3 мм/дел
Радиус кривизны линзы		R1 = … R2 = … R3 = … Rср= …

Таблица 2 Определение длины волны излучения осветителя

Радиус кривизны линзы	Цена деления шкалы К	Средние диаметры колец (в делениях шкалы)
		D1	D2	D3	D4	D5	D6
Задается преподавателем	16610-3 мм/дел
Длина волны излучения осветителя		1 = … 2 = … l3 = … lср= …