Глава. Интерференци от отраженных лучей
НАБЛЮДЕНИЕ КОЛЬЦА НЬЮТОНА
Download 284.33 Kb. Pdf ko'rish
|
курсов 5
|
2.1. НАБЛЮДЕНИЕ КОЛЬЦА НЬЮТОНА
Кольца Ньютона можно видеть и в проходящем свете. В этом случае картина обратна той, что наблюдается в отраженном свете, то есть темные кольца в проходящем свете возникают там, где в отраженном находятся светлые кольца и наоборот. При падении белого света в светлых кольцах Ньютона наблюдается разложение света в спектр, причем внутренний край фиолетовый, так как . Кольца Ньютона могут применяться для следующих целей: 1) для определения длины волны монохроматического света, если известен радиус кривизны линзы; 2) для определения радиуса кривизны линзы, если известна длина световой волны. В реальных условиях нельзя добиться идеального точечного контакта сферической поверхности линзы и пластины вследствие упругой деформации стекла и попадания пылинок в место контакта. Поэтому непосредственно использовать формулу (7) в расчетах нельзя: m-му темному кольцу в действительности может соответствовать не m-ый порядок интерференции, а , где p - неизвестное целое число, одинаковое для всех колец. Для исключения возможной ошибки определяют радиусы (или диаметры) двух темных колец Ньютона. Это позволяет исключить неизвестную величину p и получить на основании формулы (7) следующую формулу для расчета длины световой волны: где - диаметры наблюдаемых в отраженном свете темных колец номер m и k, соответственно. Если в работе определяется радиус кривизны линзы, а длина световой волны известна, то применяется формула Описание установки и метода Установка содержит источник света ИС - ртутную лампу со светофильтрами, микроскоп и плосковыпуклую линзу на стеклянной пластине (рисунок 3). Излучение источника содержит фиолетовый свет, длина волны которого =(0,4400,005) мкм, и зеленый свет, длину волны которого нужно определить. Источник света снабжен коллиматором, формирующим пучок параллельных лучей, и набором светофильтров С, 25 пропускающих фиолетовый или зеленый свет. Кольца Ньютона из-за их малости наблюдают через микроскоп, на предметный столик которого помещают рамку с линзой на стеклянной пластине. Для освещения рамки с линзой в микроскоп под углом 45° к горизонту встроено полупрозрачное зеркало. Свет от лампы через боковое отверстие в микроскопе падает на зеркало и частично отражается вниз на объектив ОБ и далее на рамку с линзой. Лучи, отраженные от воздушного зазора между линзой и пластиной, проходят через зеркало к окуляру. Диаметр колец Ньютона, наблюдаемых через окуляр, измеряют с помощью окулярного микрометра ОМ, то есть стеклянной пластинки со шкалой (цена малого деления этой шкалы 0.0125 мм), помещенной в тубусе окуляра ОК в плоскости, куда проецируется объективом увеличенное изображение колец. Порядок выполнения работы и обработки результатов измерений 1. Поместить на пути светового потока фиолетовый светофильтр, получить изображение колец Ньютона в фиолетовом свете и с помощью окулярного микрометра измерить диаметр не менее чем трех темных колец. 2. Провести аналогичные измерения в зеленом свете. 3. Используя указанное выше значение , по формуле (9) найти значения радиуса кривизны линзы для каждой пары значений диаметров темных колец в фиолетовом свете (например, для колец номер 2 и 1, аналогично , и так далее). Найти среднее значение . Для одной пары значений диаметров () оценить погрешность измерения по формулеИспользуя интерферометр, Майкельсон в 1890 - 1895 гг. впервые произвел сравнение длины волны красной линии кадмия с международным эталоном метра. С помощью интерферометра Майкельсона исследовалось распространение света в движущихся средах, что привело к фундаментальным изменениям представлений о пространстве и времени. В 1920 г. Майкельсон построил звездный интерферометр, позволивший измерять малые угловые расстояния между двойными звездами и угловые размеры звезд. Интерферометры можно использовать для измерения показателя 26 преломления прозрачного вещества nx. Такие интерферометры называются интерференционными рефрактометрами. В них на пути одного из лучей нужно поставить кювету длиной l с исследуемым веществом, а на пути другого луча - такую же кювету с эталонным веществом, показатель преломления которого n0 известен. Возникающая между интерферирующими лучами оптическая разность пути Δ = l(nx - n0) приводит к сдвигу интерференционных полос, по которому можно вычислить изменение nx - n0, а значит и nx. Такой интерферометр позволяет производить измерения nx с относительной точностью порядка 10-6. Российский физик В.П. Линник на основе комбинации интерферометра Майкельсона и микроскопа создал микроинтерферометр, предназначенный для контроля чистоты обработки металлических поверхностей высокого класса точности. В микроинтерферометре наблюдают интерференционную картину полос равной толщины, искривления которых зависят от микрорельефа исследуемой поверхности. В.П. Линник построил интерферометр позволяющий контролировать прямолинейность поверхностей большого размера длиной до 5м с точностью до 1 мкм. Интерференционный дилатометр Физо-Аббе используется для точных измерений коэффициента расширения различных веществ. |
