Лабораторная работа №30

Лабораторная работа №31
ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАДИУСА КРИВИЗНЫ ЛИНЗЫ
С ПОМОЩЬЮ КОЛЕЦ НЬЮТОНА
Выполнил студент гр.________________
Ф.И.О.__________________
Подпись преподавателя________________
Дата____________________
Цель работы: ознакомление с явлением интерференции в тонких пленках и определение радиуса
кривизны сферической поверхности линзы, соприкасающейся с плоской поверхностью пластинки.
Описание установки.
Установка, используемая в данной работе, схематически изображена на рис.1. Свет от источника S, пройдя через конденсорную
линзу К и светофильтр G, в виде пучка параллельных лучей попадает
на полупрозрачную пластинку N, расположенную под углом 45 к
направлению светового потока. Отражаясь от пластинки, свет падает
на линзу L, лежащую выпуклой стороной на гладкой стеклянной пластинке P. Кольца Ньютона наблюдаются с помощью микроскопа В.
Измерение радиусов колец производится окуляром-микрометром M,
оптическое изображение шкалы которого накладывается на картину
колец Ньютона.
Порядок выполнения работы.
1. Разобраться в устройстве микроскопа.
2. Включить в сеть осветитель микроскопа.
3. Найти кольца Ньютона в поле зрения микроскопа. Для этого следует очень медленно поднимать тубус микроскопа, непрерывно
Рис. 1
наблюдая в окуляр поле зрения.
4. При появлении колец в поле зрения с помощью винтов на предметном столике микроскопа привести центр колец в центр поля зрения.
5. Измерить расстояние между темными кольцами r  rk 1  rk с помощью окуляр-микрометра,
неподвижная шкала которого с ценой деления 1 мм наблюдается в поле зрения микроскопа.
Кроме неподвижной шкалы в поле зрения находятся подвижной
перекрестие и двойная черта, которые перемещаются по полю
зрения при вращении барабана окуляра-микрометра (см. рис.2).
Одно деление неподвижной шкалы равно 100 делениям шкалы
барабана окуляра-микрометра. Для измерения надо поставить подвижное перекрестие на первое темное кольцо. Предположим, что
подвижная двойная черта при этом установилась между цифрами
3 и 4, а указатель на барабане микрометрического винта стоит
против деления 65. Это значит, что точка первого темного кольца,
отмеченная перекрестием, находится на делении 3,65 окулярамикрометра. Затем центр перекрестия надо поставить на второе
темное кольцо и снова производим подобный отсчет. Пусть ноРис. 2
вый отсчет дает число 4,27.
Шкала окуляра-микрометра лежит в одной плоскости с
действительным изображением колец Ньютона, получающимся при прохождении лучей через
объектив микроскопа. Увеличение, даваемое объективом микроскопа, равно 9,5. Для получения
расстояния между кольцами (в мм) следует из второго отсчета вычесть первый и результат поделить на 9.5: rk 1  rk 
4,27 3,65
9,5
= 0,065 мм
6. Такие же отсчеты провести для 3, 4 и 5-го колец.
2
Лабораторная работа №31
7. Результаты измерений и вычислений занести в таблицу.
Номер
Отсчет по шкале
R,
rk 1  rk ,
кольца k
окуляра-микрометра
мм
мм
<R>,
мм
1
2
3
4
5
Относительную погрешность вычислить по формуле E  R
R,
мм
<R>,
мм
R , где R – среднее значе-
ние модулей отклонений R  R  R .
В лабораторной работе радиусы колец находятся неточно из-за неопределенного положения центра колец, поэтому, чтобы исключить эту неточность, необходимо использовать разность радиусов
соседних колец, что приводит к формуле:
R


 rk 1  rk 2
k 1  k

2
В данной работе используется красный или зеленый светофильтр, который пропускает свет с длиной волны к = 0,7 мкм или з = 0,52 мкм
Контрольные вопросы
1. Что такое интерференция волн?
2. Какие волны называются когерентными?
3. Как сформулировать условия минимума и максимума амплитуды при интерференции двух
волн?
4. Показать ход лучей и записать разность ходя при возникновении интерференционных полос
равной толщины и равного наклона.
5. Вывести формулу (2) из формулы (1).
6. Как возникают кольца Ньютона? Показать ход лучей.
7. Вывести формулы для радиусов колец Ньютона в отраженном свете (7) и (8).
8. Вывести формулы для радиусов колец Ньютона в проходящем свете. Сравнить результат с формулами (7) и (8). Чем отличается интерференционная картина в отраженном и проходящем свете?
9. Что произойдет с радиусом колец Ньютона, если пространство между линзой и пластинкой заполнить водой?
10. Что наблюдается (минимум или максимум) в центре колец Ньютона в отраженном и в проходящем свете? Объяснить.
11. Изменится ли вывод формул (7) и (8), если пространство между линзой и пластинкой заполнить жидкостью с большим, чем у стекла показателем преломления?
Литература
Савельев И.В. Курс физики. т.3, Наука, 1989.