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

В1-23. Опыт Ньютона. Кольца Ньютона.Студент Палажченко Артур ВикторовичДопуск___________ Выполнение ______________ Защита_______ВведениеОзнакомьтесь 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 НьютонаЕсли 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 и , что позволяет исключить возможный зазор в точке контакта линзы и стеклянной пластины: . (7)МЕТОДИКА И ПОРЯДОК ИЗМЕРЕНИЙВнимательно 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^*₂ и 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

Таблица 2. Результаты измерений и расчетов.№1

1= 400 R1 = 50				2 = 640 R2 = 180
r3	r5	r4	r6		r3	r5		r4	r6
=		=		=			=

---

№2

1= 460 R1 = 70				2 = 680 R2 = 160
r3	r5	r4	r6	r3	r5	r4	r6
0.987	1.274	1.14	1.4	1.8	2.33	2.08	2.55
= 0,705		=0,717		= 1,61		=1,59

R1*= (-1,25*10^-6)/(-2*560*10^-9)= 1,116

R2*= (-1,24*10^-6)/(-2*560*10^-9)= 1,107

R3*= (-1,88*10^-6)/(-2*760*10^-9)= 1,237

R4*= (-1,9*10^-6)/(-2*760*10^-9)= 1,25

Погрешность:

Е1=(1,116-1,10/1,10)*100%=0,116

Е2=(1,107-1,10/1,10) *100%=0,107

Е3=(1,237-1,20/1,20)*100%=0,237

Е4=(1,25-1,20/1,20)*100%=0,25

       

---

1. 
   Средняя погрешность равна ε = 1.095%
   

№3

1= 520 R1 = 90				2 = 730 R2 = 140
r3	r5	r4	r6		r3	r5		r4	r6
=		=		=			=

№4

1= 560 R1 = 110				2 = 760 R2 = 120
r3	r5	r4	r6	r3	r5	r4	r6
1,359	1,76	1.57	1,92	1,65	2,135	1,91	2,339
= 1,116		= 1,107		= 1,237		= 1,25

---