Файл: В123. Опыт Ньютона. Кольца Ньютона. Студент Палажченко Артур Викторович.docx

В1-23. Опыт Ньютона. Кольца Ньютона.
Студент Палажченко Артур Викторович
Допуск___________ Выполнение ______________ Защита_______
Введение

Ознакомьтесь с конспектом лекций и учебником. Запустите программу компьютерного моделирования. Выберите модель «Кольца Ньютона». Прочитайте краткие теоретические сведения. Подготовьте конспект.

Цель работы

Знакомство с моделированием явления интерференции света в тонких плёнках.
Изучение интерференции полос равной толщины в схеме колец Ньютона.

Определение радиуса кривизны линзы.

Краткая теория.
Классическим примером полос равной толщины являются кольца Ньютона. Они наблюдаются при отражении света от воздушного зазора, образованного плоскопараллельной пластинкой и соприкасающейся с ней плосковыпуклой линзой с большим радиусом кривизны (рис.1).

Рис.1 Кольца Ньютона

Если на линзу падает пучок монохроматического света, то световые волны, отражённые от верхней и нижней поверхностей воздушной прослойки, будут интерферировать между собой. При этом образуются интерференционные полосы, имеющие форму концентрических светлых и тёмных колец, убывающей ширины.

В отражённом свете оптическая разность хода с учётом потери полуволны будет равна

, (1)

где d- толщина воздушного зазора. Из рис.1 следует, что

.(2)

Учитывая, что d² является величиной второго порядка малости, то из (2) получим

. (3)

Следовательно,

. (4)

В точках, для которых оптическая разность хода равна

, (5)

возникают тёмные кольца. Из формул (4) и (5) радиус k-ого тёмного кольца будет равен

(6)

Формула (6) позволяет определить радиус кривизны линзы

.

Вследствие деформации стекла, а также наличия на стекле пылинок невозможно добиться плотного примыкания линзы и пластины в одной точке. Поэтому при определении радиуса кривизны линзы пользуются другой формулой, в которую входит комбинация из двух значений радиусов интерференционных колец

, что позволяет исключить возможный зазор в точке контакта линзы и стеклянной пластины:

. (7)
МЕТОДИКА И ПОРЯДОК ИЗМЕРЕНИЙ
Внимательно рассмотрите окно опыта. Найдите все регуляторы и другие основные элементы. Зарисуйте в свой конспект схему опыта.

1.Подведите маркер мыши к окну «Параметры установки» и установите длину волны света и радиус кривизны линзы, указанные в таблице 1 для вашей бригады.

2.Подведите маркер мыши к окну «Тип света» и установите «Отражённый свет»

ВНИМАНИЕ! Цель работы – проверить соответствие установочного значения радиуса кривизны линзы и рассчитанного по формуле (7).

3.По формуле

и указанному значению r₁ в правом нижнем окне опыта рассчитайте значения радиусов 3, 4, 5 и 6-го тёмных колец Ньютона и запишите эти значения в таблицу 2.

4.По формуле (7) для m₁ = 3 и n₁ = 5 и m₂ = 4 и n₂ = 6 рассчитайте радиусы кривизны линзы R^*₁и R^*₂и запишите эти значения в таблицу 2.

5.Установите мышью вторые значения радиуса кривизны линзы и длины волны из таблицы 1 и выполните измерения пп. 3 и 4.

6.Проанализируйте полученные результаты и оцените погрешность проведённых измерений.

Таблица 1. Значения длины волны и радиуса кривизны линзы.

№	₁, нм	₂, нм	R₁, см	R₂, см	№	₁, нм	₂, нм	R₁, см	R₂, см
1	400	640	50	180	5	400	640	50	180
2	460	680	70	160	6	460	680	70	160
3	520	730	90	140	7	520	730	90	140
4	560	760	110	120	8	560	760	110	120