Instrucțiunile conțin o scurtă descriere a configurației de operare și a procedurii de determinare a razei de curbură a obiectivului. Instrucțiunile metodice sunt destinate studenților de specialități de inginerie ale tuturor formelor de formare în lucrarea practică de laborator în fizică (secțiunea "Optica").
Publicat conform deciziei comisiei metodice a facultății
"Nanotehnologii și materiale compozite"
Obiectiv: 1. Determinarea razei de curbură a lentilelor cu ajutorul inelelor lui Newton.
2. Determinarea lungimii de undă a luminii de la raza cunoscută de curbură a cristalinului.
Echipament: Microscop, iluminator, lentilă plano-convexă, placă paralelă plană, filtre luminoase.
Teoria metodei
Schema experimentală de obținere a interferenței sub forma inelelor Newton este prezentată în Fig. 1. lentila-plano convex cu o rază de curbură mare laterală convexă este suprapus pe o placă de sticlă plană. Se formează un strat de aer în formă de pană între suprafețele lentilei și plăcuța care ating punctul A. Dacă un astfel de sistem cade vertical de grinda superioară a luminii monocromatice, undele de lumină reflectate de suprafața inferioară a lentilei (fascicul 1) și suprafața superioară a plăcii (raze 2) va interfera unele cu altele. În acest caz, se formează linii de interferență, care au forma inelelor concentrice de lumină și întuneric (figura 2).
Atunci când se reflectă dintr-o placă inferioară reprezentând un mediu dens mai dens decât aerul, valurile schimbă faza spre opus, ceea ce echivalează cu scăderea căii spre. La punctul de contact al lentilei cu placa (Figura 1), grosimea stratului de aer este mult mai mică decât lungimea de undă. Prin urmare, diferența în calea dintre razele care apar în acest punct este determinată numai de pierderea jumătății de undă la reflectarea de pe placă :. În consecință, se observă un punct întunecat în centrul modelului de interferență (figura 2).
Diferența optică în lumina reflectată cu interferențe în filmele subțiri în cazul unei incidențe normale a luminii:
Condiția minimă pentru interferențe:
unde este ordinea minimului de interferență; - indicele de refracție al aerului; - grosimea spațiului de aer; - lungimea de undă a luminii într-un vid.
Ecuați (1) și (2):
Din triunghiul dreptunghiular ODC (figura 1) de teorema lui Pitagora:
Având în vedere că, din moment ce obținem:
unde este raza de curbură a cristalinului.
Înlocuind (4) în (3), obținem:
Având în vedere că diametrul inelului, a, obținem o formulă pentru calcularea razei de curbură a cristalinului:
unde este numărul inelului, este diametrul inelului întunecat.
Pentru un rezultat mai precis, este necesar să se efectueze măsurători ale două inele și, folosind diferența în diametrele lor, să se obțină o formulă de lucru pentru determinarea razei de curbură a cristalinului:
unde și sunt inelele.
Din formula (6), putem obține o formulă pentru calcularea lungimii de undă a luminii de la raza cunoscută de curbură a cristalinului:
Descrierea configurației experimentale
Instalarea este un microscop 1. In tabelul 2 preunificat meth-lea plasat observație microscop pentru inele Denia Newton și măsurătorile (Figura 3): un obiectiv plano convexă având o placă plan paralel în cadrul 3. Lumina de bec prin lentila 4-beam Paral lel este incident pe filtru de lumină monocromatică 5 și o placă translucide 6 situată sub-ing 45o unghi la razele de lumină incidente. Detașată de pe placă 6 lumină cade pe sistemul plăcii lentilelor, după reflexia din care lumina intră în obiectivul microscopului. Modelul de interferență este vizualizat prin ocularul microscopului 7. În opinia observatorului microscopului va vedea inelele lui Newton într-o formă extinsă. Microscopul ocular echipat cu un micrometru ocular (scala speciala cu o cruce), prin care a masurat raze (diametre) ale inelelor Newton (Fig. 2). Divizarea în scară a scalei micrometrice depinde de lungimea tubului micro-ospus 8 (masa este pe desktop). Prin deplasarea tubului 9, se realizează o focalizare micro-ospus, i. E. o imagine ascuțită a inelelor lui Newton în planul focal al ocularului.
O masă de traducere este atașată la lucrarea de laborator, care indică ce valoare liniară pe obiect corespunde unei divizări a scalei micrometrului ocular al 8-lea.
Procedura de efectuare a lucrărilor și prelucrarea rezultatelor măsurătorilor
Sarcina 1. Determinarea razei de curbură a cristalinului
1. Setați lungimea tubului conform instrucțiunilor instructorului.
2. Determinați prețul divizării microscopului (c) de-a lungul lungimii tubului și tabelul de traducere prezentat pe desktop.
3. Să stabilească în calea razelor un filtru de lumină cu o lungime de undă cunoscută conform instrucțiunilor profesorului (de exemplu, roșu).
4. Măsurați diametrul mai multor inele Newton de la primul ocular de microscop de microscop (cel puțin cinci). Pentru a face acest lucru, pentru inelul selectat, marcați numărul de diviziuni de pe scara din stânga () și din dreapta () din centru. Diferența dintre aceste valori dă diametrul unui inel dat (în diviziuni):
De exemplu, în Fig. 2 pentru cel de-al 5-lea inel negru = 12 diviziuni, a = 48 diviziuni. Prin urmare, diametrul celui de-al cincilea inel întunecat este egal cu 36 de diviziuni.
5. Diametrul inelelor lui Newton (c) este determinat de formula:
6. Calculați cu formula (6) raza de curbură a lentilei de trei ori (pentru combinații diferite de u).
7. Găsiți valoarea medie a razei de curbură a cristalinului.
8. Înregistrați rezultatele experimentului în Tabelul 1.
Articole similare
Trimiteți-le prietenilor: