2015-05-27
1193
Оборудование: источник света, плоскопараллельная пластинка и длиннофокусная линза, смонтированные в одной оправе, наклонное стекло, измерительный микрометр МОВ 1-15 
, светофильтры. 
Введение
Если на хорошо отполированную стеклянную пластинку положить плосковыпуклую линзу выпуклостью к пластинке, то между линзой и пластинкой остаётся воздушная прослойка, утолщающаяся от центра к краям. При освещении такой оптической системы монохроматическим светом на выпуклой поверхности линзы будут наблюдаться концентрические темные и светлые кольца убывающей ширины.
Вопросы:
1. Какая интерференционная картина наблюдается в данной работе полосы равного наклона
или равной толщины.
2. Почему в нашем случае картина представляет собой ряд концентрических колец.
Эти кольца Ньютона можно наблюдать в отражённом и проходящем свете, причём каждое тёмное кольцо в отражённом свете соответствует светлому кольцу в проходящем свете и наоборот. Какой вид имела бы интерференционная картина, если бы вместо нашей системы: плоская пластинка-линза была бы взята тонкая пластинка форы клина?
|
|
|
Расчёт радиусов колец Ньютона в отражённом свете можно производить, исходя из: световая волна испытывает частичное отражение от верхней и нижней границы воздушной прослойки. Обе отражённые волны будут между собой интерферировать. Если свет падает нормально к поверхности стеклянной пластинки, а кривизна линзы мала, радиус линзы порядка 50 см, то разность хода между лучом отражённым от сферической поверхности в т. М и лучом, прошедшим т. М, после отражения от плоского зеркала равна: 
-толщина воздушной прослойки, 
-дополнительная разность хода, приобретённая в результате отражения света на границе воздух-стекло. Радиус кольца Ньютона 
связан с радиусом кривизны линзы:
,
т. к. 
то с достаточной степенью точности 
. Светлые кольца наблюдаются при условии:
2 
и при толщине воздушной прослойки 
, k-номер кольца.
Тёмные кольца наблюдаются при условии: 
, следовательно радиус тёмного кольца связан с радиусом кривизны линзы 
, откуда R= 
, k-номер тёмного кольца.
Почему кривизна линзы должна быть малой? Как будет выражаться радиус светлого кольца с номером k, если наблюдение ведётся в проходящем свете?
Однако измерение радиуса одного кольца 
не может дать удовлетворительного результата при определении радиуса кривизны линзы R, т. к. контакт между линзой и пластинкой будет не точным вследствие возможной деформации стекла или попадания пыли между линзой и пластинкой. Ошибку можно исключить, определив R по разности высот воздушных слоёв под двумя различными тёмными кольцами.
|
|
|
Т. к. 
то 
Откуда R= 
Получив отчётливую картину колец Ньютона, при освещении указанной выше оптической системы монохроматическим светом длиной волны 
и измерив радиусы k-ого и i-ого колец можно вычислить радиус кривизны линзы.
В данной работе измерение радиусов колец Ньютона производится с помощью микрометра МОВ 1- 
. В фокальной плоскости окуляра микрометра расположены неподвижная шкала с делениями от 0 до 8 мк/ цена деления шкалы 1 мм/ и подвижные перекрестие и индекс в виде биштриха. При вращении микрометрического винта перекрестие и биштрих перемещаются в поле зрения окуляра относительно неподвижной шкалы. За один оборот барабана перекрестие и биштрих переместятся на одно деление шкалы. Цена одного деления шкалы барабана 0,01 мм. Неподвижная шкала служит для отсчёта целых миллиметров.
Для измерения величины объекта нужно подвести центр перекрестие до совмещения с краем изображения объекта. По шкалам микрометра сделать первый отсчёт, подвести перекрестие до совмещения с изображением второго края объекта и сделать второй отсчёт по шкалам микрометра. Вычислить разность отсчётов, которая определяет величину изображения объекта.
На столик микроскопа помещают линзу и плоскопараллельную пластинку, укреплённые в общей оправе, и наклонное стекло. Источником служит лампа, свет от которой проходит через фильтр и создаёт монохроматический свет: 
