Mérése a görbületi sugár a lencse gyűrűk Newton módszer, tartalom platform
Laboratóriumi munka №7
Mérése görbületi sugara a lencse által
1. Célkitűzés: Annak megállapításához, a görbületi sugara a lencse, megfigyelve a beavatkozás a visszavert fény egy előre meghatározott hullámhosszúságú.
2. Theory of Operation
A módszer azon alapul, a használata a beavatkozás koherens fény hullámai. Upon alkalmazása koherens fény hullámai bekövetkezik redissemination fényáram a térben, ami néhány helyen vannak maximumok a másik - az intenzitás minimumok. Ezt a jelenséget nevezzük interferencia hullámok.
Stabil minta közötti interferencia két fényhullámok azonos frekvenciájú rezgések során csak abban az esetben, ha ezek a hullámok koherens, azaz a. E. Azon a ponton találkozó azonos rezgési síkja fény vektorok mind hullámok és a fázis különbség a hullámok időben állandó. Természetes fényforrás nem koherens, hogy azért van, mert a fény a világító test áll hullámok által kibocsátott sok atom. Egyes atomok bocsátanak ki gerendák hullámok időtartama
10-8 és hossza
3 m. A szakaszban az új sugár nem kapcsolódik az előző fázisban a gerenda. A test a kibocsátott fény sugárzás az egyik csoport az atomok az időben
10-8 helyére egy különböző emissziós sávban, ahol a fázis a kapott hullám megy keresztül egy véletlenszerű változások.
A koherens fény hullámai lehet elosztva kapunk kibocsátott hullám egyetlen forrás, két részre. Ha teszik ezeket a hullámokat átmenni különböző optikai úton, majd előírja azokat egymásra, interferencia lép fel. A különbség az optikai útvonalakat által átjárt a zavaró hullámok, nem lehet túl nagy, azaz. K. Összecsukható ingadozások kell tartozik ugyanahhoz a kapott sugár hullámok.
Az eredménye beavatkozás fényhullámok a váltakozása maximumok és minimumok a intenzitása a keletkező hullám. A maximumai intenzitását a kapott hullám megfigyelhető egy adott pontot a térben, ha az optikai különbség haladási hullámok két koherens pontforrás, hogy ezt a helyet kielégíti az alábbi feltételt:
Az optikai útvonal D különbség egyenlő a különbség az optikai utak hosszak által megtett a hullámok (ábra. 1).
Minimális interferencia látjuk a feltétellel, hogy:
Az egyik módja annak, hogy tartsa az interferenciát a fény az a megfigyelés, a beavatkozás a fény a vékony lemezek. A klasszikus példája a beavatkozás a beavatkozás a reflexió fény a szomszédos vékony síkkal párhuzamos üveglap és a síkdomború lencse egy nagy görbületi sugárral (ábra. 2).
Tegyük fel, hogy a lencse felületét egy nagy R görbületi sugara a ponton érintkezik a sík felület jól polírozott lemez, hogy a megmaradó légrés között fokozatosan vastagodik az érintkezési ponttól O a széle.
Ha egy ilyen rendszer esik függőlegesen a felső öv monokromatikus fény, a fény hullámai visszavert alsó felülete a lencse (1), és a felső felület a lemez (2) zavarja egymást, alkotó interferencia vonalak, amelyek a koncentrikus gyürük alakjában a világos és sötét csökkenő szélességű. Upon tükröződés a lemezt reprezentáló, optikailag sűrűbb közeg, mint a levegő, a hullám az ellenkező fázisváltozás, ami ekvivalens egy felére csökkentése az utat a hullámhossz l / 2 (3.).
A hely, a kontaktlencse a lemez (D pontban) egy vékony légréteg amelynek vastagsága sokkal kisebb, mint a hullámhossz. Ezért, az út közötti különbség a sugarak feltörekvő ezen a ponton, határozza csak a veszteség a hullámhossz fele, a reflexió lemez: D0 = l / 2, ezért, a központ a interferencia mintázat figyelhető egy sötét folt. . Mivel az L a lencse és a lemez P levegőt, és a fénysugár beeső általában a lemezt, és szinte az alsó felülete a lencse, az út eltérés ebben az esetben egyenlő: D = 2d + l / 2 (1)
T. A minimális feltételek :. D = (2k + 1) l / 2,
csúcs: D = (2 a) l / 2 (2)
A feltétel az előfordulása sötét gyűrűk fogják alábbi egyenlet fejezi ki:
Az érték d fejezhető ki a görbületi sugara a lencse és a sugara interferencia sötét gyűrűk rk:
és d < Behelyettesítve (4) be (3) képlet, megkapjuk ahol rk - a sugara a k-adik sötét gyűrű. Azonban, a képlet (5) nem lehet használni a kísérlet, mert a por részecskék mindig jelen vannak, és az üveg lencse nem fekszik a felületen még tisztított ablak szorosan sík-párhuzamos lemez; Van egy kis légrés van, és a nagyságát. Mivel a rés, egy további útkülönbség 2a. Ezután a feltétele sötét színű gyűrűk alakulnak a következő: 2d + l / 2 + 2a = (2 k + 1) l / 2 vagy d = k l / 2 - a. (6) Behelyettesítve (6) egyenletbe (4), kapjuk: Méret és nem lehet közvetlenül mérni, de lehet törölni. Ring m Kivonjuk a kifejezést (8), a kifejezés (7) -be: ahol m és n - száma sötét gyűrűk, figyelembe véve a központi sötét gyűrű nulla. Az így kapott képlet kiszámításához a görbületi sugár a lencse során a beavatkozás a visszavert fény. Hasonló következtetést lehet az interferencia áteső fényben. Ebben az esetben, a lencse és a sík-párhuzamos lap beállított egy képernyő, amelyen egy interferencia mintázat figyelhető is képviselve váltakozása sötét és világos Newton gyűrűk (ábra. 4). A megfigyelése Newton gyűrűk áteresztett fény útjába különbség fogja meghatározni a következő képlettel: Mivel a hullám (2) van kétszer visszaverődik az optikailag sűrűbb közeg, és így kétszer veszít fél hullámhossz. Hasonlóan a fenti következtetést, a sugara a sötét interferenciacsíkok adja meg: Ezért: dk = r / 2R. A feltételeket a megjelenése sötét gyűrűk: 2 d + 2 l / 2 = (2 k + 1) l / 2 (11) Kapjuk k - th sötét gyűrű: a m-edik sötét gyűrű: R / R = m l - l / 2. (14) Kivonása (14) az expressziós (13), kapjuk: 3. A telepítés Beállítás A vizsgálatban alkalmazott ábrán látható. 5. Itt, S - fényforrást; K - egy monokromatikus szűrő elhaladó fény, amelynek hossza van ismert; L - lencse irányadó fény a áttetsző tábla M; P - üveglap, amely abban rejlik, Plano L lencse; D - mikroszkóp alatt. Falling félig átlátszó lemez M monokromatikus gerendák tükröződik, és a lencsén áthaladó L, esik a lemezen E. Az interferencia mintázat látható mikroszkóp. Segítségével okulármikrométer meg tudja határozni a sugarát Newton-gyűrűk. 4.1. A mikroszkóptárgyasztalon hogy egy objektív fix síkjával párhuzamos lemez. Elérése világos képet Newton-gyűrűk. 4.2. Az intézkedés a sugara a Newton-gyűrűk forgatjuk végtag mikroszkóp, amellyel a látómező a mikroszkóp mozgatjuk kettős vonal, és a mért mennyiség a teljes fordulat a limbus száma és a megosztottság a dobon, amikor mozgó két vessző a központtól, a kiválasztott gyűrű. Határozzuk meg a sugár a gyűrű, tekintettel arra, hogy egy fordulat végtag 8,125 · 10-2 mm / div. 4.3. Számoljuk ki a sugarak a gyűrűk és rk rm. A képlet szerint (9) kiszámítjuk a görbületi sugara a lencse, feltételezve, L = 5450 Å. 5. teszt kérdések 1. Milyen forrásokból lehet mondani, hogy koherens? 2. Mi a jelenség az interferencia? 3. Mi a feltétele a maximumok és minimumok a beavatkozás koherens fénysugarakat? 4. Miért van a megfigyelt interferencia minta sorozatából áll a sötét és világos gyűrű? 5. Miért görbületi sugara a lencse elég nagynak kell lennie? 6. nyomtatása a képlet a görbületi sugara a lencsét, amikor nézve visszavert interferencia fényt. 7. Hogyan lesz a beavatkozás mintát a továbbított fény, mint az azonos képet a visszavert fény? Miért? 1. Detlaf fizika. 3 m 3 -. M. Higher School of 1971. 2. Savelyev Általános fizika. A 3 köt 2. -. M. Nauka 1978. 3. Shepel általános fizika. - Moszkva magasabb Iskola 1966. 4. A tantárgy az általános fizika. A 3 köt 3. -. M. Nauka 1968.