Кольца Ньютона

Рассмотрим систему, состоящую из плосковыпуклой линзы, которая соприкасается своей выпуклой частью с плоской поверхностью хорошо отполированной пластинки (рис.6). Толщина образованной между ними воздушной прослойки растет от центра к краю. Если теперь на эту систему падает пучок монохроматического света, то световые волны, отраженные от нижней поверхности линзы и верхней поверхности пластинки, будут интерферировать между собой в точке B. При этом в центре будет наблюдаться темное пятно, окруженное рядом концентрических, светлых и черных колец убывающей ширины.

С помощью колец Ньютона можно определять длины волн монохроматического света по формуле

., (15)

зная радиус кривизны линзы и радиусы r_m и r_k темных интерференционных колец.

Выполнение работы

На столике микроскопа находятся плосковыпуклая линза и плоскопараллельная пластинка, заключенные в оправу. Включить трансформатор осветителя. С помощью регулятора напряжения и диафрагмы добиться равномерного освещения поля зрения. Затем микроскоп фокусируется на четкое изображение колец. Оправа с линзой и стеклом устанавливается так, чтобы крест нитей окулярного микрометра проходил через центр колец. Когда кольца Ньютона в увеличенном виде будут хорошо видны, оправу с линзой и стеклом смещают, чтобы можно было наблюдать максимальное число колец с одной стороны (рис.7). Вращая барабан окулярного микрометра, наводят крест нитей на центр темного пятна и производят отсчет (не менее пяти раз) целых делений по положению двух штрихов на шкале и сотых по барабану.

Положение центра колец определяется как среднее арифметическое этих отсчетов. Затем наводят крест нитей на первое, второе и т.д. (до последнего видимого в окуляр) кольцо и определяют один раз положение каждого кольца. Радиусы колец определяются как разности положений колец и центра.

Примечание. Необходимо помнить, что одно целое деление шкалы в микроскопе, соответствующее одному полному обороту барабана окуляр-микрометра, содержит 100 делений барабана. Для данного микроскопа с учетом увеличения объектива и окулярного микрометра цена одного деления шкалы барабана равна 0,0008 мм.

Если, например, число целых делений равно 2, число сотых делений – 15, то отсчет составляет 215 единиц.

Для повышения точности результатов определения длины волны света l рекомендуется комбинировать радиус кольца r_m и радиусом кольца r_k. Если m – четный номер кольца, то k=m/2. Если m – нечетный номер кольца, то k=(m-1)/2. Например, если m=12, то k=6; если m=11, то k=5.

Для красного светофильтра необходимо измерить не менее 12 – 15 колец. Для синего и зеленого и желтого светофильтров число хорошо видимых колец меньше.

По формуле (15) определяют длину волны света, пропускаемого данным светофильтром. Для каждого светофильтра рассчитывают длину волны не менее трех раз, комбинируя разными значениями m и k.

Примечание. Так как ширина колец вблизи центра интерференционной картины наибольшая, то расчет длины волны следует проводить по значениям радиусов колец, наиболее удаленных от центра.

Радиус кривизны линзы R=14,4 мм.

Результаты измерений заносят в таблицу.

Цвет светофильтра	Номер кольца	Отсчет	r, мм	l, мм