Определение радиуса кривизны линзы с помощью колец ньютона методические указания к лабораторной работе №6 по физике (Раздел «Оптика») Ростов-на-Дону 2010
4 чел. помогло. | скачать ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ ДОНСКОЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ Кафедра физики ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАДИУСА КРИВИЗНЫ ЛИНЗЫС ПОМОЩЬЮ КОЛЕЦ НЬЮТОНАМетодические указания к лабораторной работе № 6 по физике (Раздел «Оптика») Ростов-на-Дону 2010 Составители: С.И. Егорова, И.Н. Егоров, Г.Ф. Лемешко УДК 530.1 «Определение радиуса кривизны линзы с помощью колец Ньютона»: Метод. указания. - Ростов н/Д: Издательский центр ДГТУ, 2010. - 10 с. Указания содержат краткое описание рабочей установки и методики определения радиуса кривизны линзы. Методические указания предназначены для студентов инженерных специальностей всех форм обучения в лабораторном практикуме по физике (раздел «Оптика»). Печатается по решению методической комиссии факультета «Нанотехнологии и композиционные материалы» Научный редактор проф., д.т.н. В.С. Кунаков © Издательский центр ДГТУ, 2010 Цель работы: 1. Определение радиуса кривизны линзы с помощью колец Ньютона. 2. Определение длины волны света по известному радиусу кривизны линзы. Оборудование: Микроскоп, осветитель, плосковыпуклая линза, плоскопараллельная пластинка, светофильтры. ^ Схема опыта для получения интерференции в виде колец Ньютона приведена на рис. 1. Плосковыпуклая линза большого радиуса кривизны  накладывается выпуклой стороной на плоскую стеклянную пластинку. Между соприкасающимися в точке А поверхностями линзы и пластинки образуется клинообразный воздушный слой. Если на такую систему вертикально сверху падает пучок монохроматического света, то световые волны, отраженные от нижней поверхности линзы (луч 1) и верхней поверхности пластинки (луч 2), будут интерферировать между собой. При этом образуются интерференционные линии, имеющие форму концентрических светлых и темных колец (рис. 2).   При отражении от нижней пластинки, представляющей оптически более плотную среду, чем воздух, волны меняют фазу на противоположную, что эквивалентно уменьшению пути на  . В месте соприкосновения линзы с пластинкой (рис. 1) толщина воздушной прослойки значительно меньше длины волны. Поэтому разность хода между лучами, возникающими в этой точке, определяется лишь потерей полуволны при отражении от пластинки:  . Следовательно, в центре интерференционной картины (рис. 2) наблюдается темное пятно.Оптическая разность хода в отражённом свете при интерференции в тонких плёнках в случае нормального падения света:  (1)Условие минимума при интерференции:  , (2)где  -порядок интерференционного минимума,  - показатель преломления воздуха,  - толщина воздушного зазора,  - длина волны света в вакууме.Приравниваем (1) и (2):    (3)Из прямоугольного треугольника ODC (рис. 1) по теореме Пифагора:  Учитывая, что  , т.к.  получаем: , (4)где  - радиус кривизны линзы. Подставляя (4) в (3), получаем:   .Учитывая, что диаметр кольца  , а  , получаем формулу для расчёта радиуса кривизны линзы: , (5)где  - номер кольца,  - диаметр - го тёмного кольца.Для более точного результата необходимо сделать измерения двух колец и по разности их диаметров получить рабочую формулу для определения радиуса кривизны линзы:  , (6)где и  - номера колец.Из формулы (6) мы можем получить формулу для расчёта длины волны света по известному радиусу кривизны линзы:  . (7)Описание экспериментальной установки Установка для наблюдения колец Ньютона и проведения измерений (рис.3) представляет собой микроскоп ^ . На предметный столик 2 микроскопа помещена система: плоско-выпуклая линза с плоско- параллельной пластинкой в оправе 3. Свет от лампочки  через линзу 4 параллельным пучком падает на монохроматический светофильтр ^ и полупрозрачную пластинку 6, расположенную под углом 45º к лучам падающего света. Отражённый от пластинки 6 свет падает на систему линза-пластинка, после отражения от которых свет попадает в объектив микроскопа. Интерференционная картина рассматривается через окуляр микроскопа 7. В поле зрения микроскопа наблюдатель будет видеть кольца Ньютона в увеличенном виде. Окуляр микроскопа снабжён окулярным микрометром (специальная шкала с перекрестием), с помощью которого измеряются радиусы (диаметры) колец Ньютона (рис. 2). Цена деления шкалы микрометра зависит от длины тубуса микроскопа 8 (таблица находится на рабочем столе). Перемещением тубуса 9 добиваются фокусировки микроскопа, т.е. резкого изображения колец Ньютона в фокальной плоскости окуляра. К  лабораторной работе прилагается переводная таблица, в которой указано, какой линейной величине на объекте соответствует одно деление шкалы 8 окулярного микрометра. ^ ЗАДАНИЕ 1. Определение радиуса кривизны линзы
  - .Например, на рис. 2 для 5-го тёмного кольца  =12 делений, а  =48 делений. Следовательно, диаметр 5-го тёмного кольца равен 36 делений.
 .
Таблица 1.
 ;  .Окончательный результат записывается в виде:  .ЗАДАНИЕ 2. Определение длины световой волны
Результаты эксперимента занести в таблицу 2. Таблица 2.
6. Вычислить абсолютную (  ) и относительную ( ) погрешностипо формулам:  ;  Окончательный результат записывается в виде:  .Контрольные вопросы
Рекомендуемая литература
Техника безопасности
Составители: С.И. Егорова, И.Н. Егоров, Г.Ф. Лемешко ^ Методические указания к лабораторной работе № 6 по физике (Раздел «Оптика») Методические указания к лабораторной работе по физике Редактор ЛР № от . В набор В печать . Объём усл. п.л., уч.-изд.л. Офсет. Формат 60х84/64. Бумага тип №3. Заказ № . Тираж .Цена «С». Отпечатано типографией ДГТУ Адрес университета и полиграфического предприятия: 344010, г. Ростов-на-Дону, пл. Гагарина,1.
|
.
) определяется по формуле:
плохо
3не очень плохо
2средне
1хорошо
2отлично
2 