Лабораторная работа:

Определение радиуса кривизны линзы и длины световой волны по кольцам ньютона

Цель работы: измерение радиуса кривизны линзы и определение длины световой волны.

Краткие теоретические сведения:

Явление, изучаемое в работе: интерференция

Определения:

Свет - электромагнитное излучение, испускаемое нагретым или находящимся в возбуждённом состоянии веществом, воспринимаемое человеческим глазом.

Интерференция света - пространственное перераспределение светового потока при наложении двух (или нескольких) когерентных световых волн, в результате чего в одних местах возникают максимумы , а в других - минимумы интенсивности.

Когерентность - согласованное протекание во времени нескольких колебательных или волновых процессов, проявляющееся при их сложении.

Когерентные волны - это волны, испускаемые источниками, имеющими одинаковую частоту и постоянную разность фаз.

Монохроматические волны - неограниченные в пространстве волны одной определенной и строго постоянной частоты.

Длина волны - это расстояние между ближайшими друг к другу точками, колеблющимися в одинаковых фазах.

Кольца Ньютона - кольцеобразные интерференционные максимумы и минимумы, появляющиеся вокруг точки касания слегка изогнутой выпуклой линзы и плоскопараллельной пластины при прохождении света сквозь линзу и пластину

Условие максимума-волны усиливают друг друга (светлые полосы).

Условие минимума-волны складываются в противофазе и гасят друг друга (темные полосы).

Оптическая длина пути - произведение геометрической длины s пути световой волны в данной среде на показатель n преломления этой среды.

Оптическая разность хода - это разность оптических длин проходимых волнами путей.

Законы и соотношения:

Разность фаз двух когерентных волн:

где длина волны в вакууме,

---

- оптическая разность хода.

Условие максимума:

Если оптическая разность хода равна целому числу волн, т. е.
(m=1,2,3,…),
то и колебания, возбуждаемые обеими волнами, будут происходить в одинаковой фазе, таким образом, наблюдается интерференционный максимум.

Условие минимума:

Если оптическая разность хода равна нечетному числу полуволн, т. е.
(m=1,2,3,…),
то и колебания, возбуждаемые обеими волнами, будут происходить в противофазе, таким образом, наблюдается интерференционный минимум. волна радиус ньютон кольцо

Радиус светлого кольца в отраженном свете:

где k-номер кольца, R-радиус кривизны линзы (м)

Радиус темного кольца в отраженном свете:

Радиус светлого кольца в проходящем свете:

где d₀- зазор между линзой и стеклянной пластиной.

Радиус темного кольца в проходящем свете:

Теоретически ожидаемые результаты:
R=12 (м);

????_зел.=546 (нм);

????_син.=436 (нм).


Схема установки

1 и 2-лучи, r_k - радиус кольца, d+d₀-толщина слоя воздуха, d₀-зазор между линзой и стеклянной пластиной
Основные расчетные формулы:

1. Радиус кривизны линзы:

---

,
где r²_k - радиус кольца ,[мм]; k - номер кольца; λ - длина волны, [нм]; ₀ - зазор между линзой и стеклянной пластиной, [мм]

2. Длина волны:

Погрешности прямых измерений:
∆r_k=0,5*10^-3 м
Абсолютные погрешности косвенных измерений:

абсолютная погрешность радиуса кривизны линзы:

- абсолютная погрешность длины волны:

Таблица результатов:

Номер кольца	ж=582±4нм				з, нм			с, нм
	rк, мм	d0, мм	R, м	Rср, м	rк, мм	з, нм	ср, нм	rк, мм	с, нм	ср, нм
1	2,29	0	9,01	11,54	2	346,62	592,32	2,43	511,69	519,64
2	3,43		10,11		3,43	509,74		3,29	468,98
3	4,43		11,24		4,6	611,21		4,14	495,08
4	5,14		11,35		5,3	608,54		4,86	511,69
5	5,86		11,80		6,14	653,37		5,43	511,00
6	6,43		11,84		6,57	623,41		6,14	544,48
7	7		12,03		7,14	631,09		6,57	534,35
8	7,57		12,31		7,71	643,89		7,14	552,21
9	8,14		12,65		8,14	637,97		7,43	531,53
10	8,71		13,04		8,71	657,40		7,86	535,35

---

Примеры расчетов:













Расчет погрешностей косвенных измерений:





Окончательный результат:


)




График зависимости радиуса колец Ньютона от их номера при разной длине волны
Вывод: В ходе лабораторной работы были измерены радиусы колец Ньютона при разных длинах волн. Рассчитаны радиус кривизны линзы равный , длина волны в зеленом светофильтре равная и длина волны в синем светофильтре равная Теоретические и экспериментальные результаты расходятся не существенно на 3,83%, 8,48% и 19% соответственно.

---

Смотрите также файлы

• Контрольная работа анализ маркетинговой среды организаци по дисциплине стратегический маркетинг.docx

• Новикова Н. И., учитель информатика мбоулицея г. Татарска.docx

• Инструкция для студентов по работе в сдо росдистант 2021 Оглавление.pdf

• Структура разработки проекта.ppt

• Ивановой Иванны Ивановны медицинской сестры палатной (постовой) (фамилия, имя, отчество (при наличии), занимаемая должность (при наличии) с 03. 03. 2017 г по 03. 03. 2022 г (указывается период, за который подается отчет.pdf