Контрольные вопросы.

1. Знать ответы на вопросы, поставленные в п.3 домашнего задания.

2. Начертить ход луча света через призму и вывести формулу для определения показателя преломления призмы.

3. Каково устройство гониометра и как получаются параллельные лучи, падающие на призму.

4. Как определить экспериментально преломляющий угол призмы (с доказательством равенства А= /2) и угол наименьшего преломления?

Литература

1. Ландсберг Г.М. Оптика. Наука. 1976, стр.313.

Лабораторная работа 409. Определение длины волны с помощью колец Ньютона.

Цель работы: Определить длину волны с помощью колец Ньютона

Принадлежности: Плоскопараллельная пластина, плосковыпуклая линза, микроскоп, осветитель, окулярный микрометр, набор светофильтров.

Введение

Пусть выпуклая линза с большим радиусом кривизны соприкасается в некоторой точке с плоской поверхностью хорошо отполированной пластины так, что оставшаяся между ними воздушная прослойка постоянно утолщается от точки соприкосновения к краям (рис.1).

Если на такую систему вертикально сверху падает пучок монохроматического света, то световые волны, отраженные от нижней пластины линзы и верхней поверхности пластины будут интерферировать между собой. При этом образуются интерференционные линии, имеющие форму концентрических светлых и темных колец убывающей ширины. При отражении нижней пластинки, представляющей оптически более плотную среду, чем воздух, волны меняют фазу на противоположную, что эквивалентно уменьшению пути на λ/2. В месте соприкосновения линзы с пластинкой остается тонкая воздушная прослойка, толщина которой значительно меньше длины волны. Поэтому разность хода между лучами, возникающими в этой точке, определяется лишь потерей полуволны при отражении от пластинки: Δ=λ/2; следовательно, в центре интерференционной картины наблюдается темное пятно.

Так как между линзой L и пластинкой Е находится воздух (n=1) и пучок света падает нормально (i =0) к пластинке и практически к нижней поверхности линзы (кривая линзы мала), то разность хода в этом случае будет равна

Δ= 2d + λ /2;

Условие минимума Δ= (2к +1) λ /2;

Условие максимума Δ= 2к λ /2;

Условие возникновения темных колец будет выражено уравнением

2d = к λ (1)

Величина d может быть выражена через радиус кривизны линзы и радиус темного интерференционного кольца r_к..

Действительно из рис 7. Находим, что

r_к²= (2R – d) d

если d мало по сравнению с R, то

r_к²= 2R d (2)

Сравнивая (1) и (2) получим:

(3)

Однако, формула (3) не может быть применена для опытной проверки. Действительно, поскольку на поверхности даже хорошо очищенного стекла всегда присутствуют пылинки, то стеклянная линза не примыкает плотно к пластинке, а между ними всегда имеется зазор a. Вследствие этого зазора возникает дополнительная разность хода в 2а. Тогда условие возникновения темных колец примет вид:

2d + λ /2+2a=2(к+1) λ /2

или d = к λ/2-a. Подставляя значение d в уравнение (2), имеем:

r²=2Rк λ /2-2Ra (4)

Величина а не может быть измерена непосредственно, но ее можно исключить следующим образом. Для кольца m

r_m²=2Rm λ /2-2Ra (5)

Вычитая из (5) выражение (4) получим

r_m²-r_k² =R (m-k)

откуда или окончательно:

,

где R=12,8 см, =4,5.

Таким образом, зная радиус кривизны линзы R и радиусы r_m и r_k темных интерференционных колец, можно вычислить длину световой волны.