Изучение интерференции, наблюдение колец Ньютона. Определение радиуса кривизны линзы

Выполнил:  Художитков В.Э. гр. 932.1

Лабораторная работа №2.2

«Кольца Ньютона»

Цель работы:  изучение интерференции; наблюдение колец Ньютона; определение радиуса кривизны линзы; изменение длины волны квазимонохроматических источников света; наблюдение световых биений; определение длины и времени когерентности источника излучения.

Оборудование: лабораторный источник света, объект – микрометр, оправа с линзой и стеклянной пластинкой, окулярный микрометр.

Ход работы:

Схема установки:

Рисунок 1. Оптическая схема установки для наблюдения колец Ньютона в отраженном свете: S – источник света; 1 – светофильтр; 2 – полупрозрачная стеклянная пластинка; 3 – объектив микроскопа; 4 – исследуемая линза; 5 – плоская отполированная стеклянная пластинка; 6 – окуляр микроскопа.

Рисунок 2. Внешний вид экспериментальной установки.

Задание №1: Определение цены деления окулярного микрометра.

Составим таблицу, в которой установим цену деления окулярного микрометра:

Δ	N	δ
мм	делений	мм/деление
0	78,5
0,05	86,5	0,00625
0,1	98	0,005128205
0,15	110	0,004761905
0,2	122	0,004597701
0,25	134	0,004504505
0,3	145	0,004511278
0,35	156,5	0,004487179
0,4	168	0,004469274
0,45	180	0,004433498
0,5	191,5	0,004424779
0,55	203,5	0,0044
0,6	215	0,004395604
0,65	227	0,004377104
0,7	239	0,004361371
0,75	251	0,004347826
0,8	262	0,004359673
0,85	273	0,00437018
0,9	285,5	0,004347826
0,95	297	0,004347826
1	308	0,004357298

Таким образом мы нашли цену деления окулярного микрометра и посчитали её стандартное отклонение: δ = 4,56 ± 0,44 мкм.

Задание №2: Определение радиуса кривизны линзы.

Для определения радиуса кривизны линзы используется полупроводниковый лазер ( λ = 6550 Å). Определяем радиусы колец Ньютона и с помощью следующей формулы:

 (1)

 находим радиус кривизны линзы: R = 45,801 ± 0,844 мм.

Также находим его графическим методом, построив зависимость r_m² (m) (где m – порядок интерференционного кольца):

а также аппроксимирующую прямую, и с помощью формулы:

 (2)

получим: R = 45,802 мм.

Задание №3: Определение длин волн светодиодных источников.

Исходя из радиуса кривизны, определенного в предыдущем задании, с помощью формулы (1) определим длины волн различных светодиодов. Для зеленого светодиода получим : λ_з = 5732 ± 349 Å. Для синего:  λ_с = 4513 ± 587Å. Для красного: λ_к = 6329 ± 292 Å

Задание №4: Определение длины и времени когерентности.

Используя белый светодиод в опыте получим интерференционную картину из которой определим максимальный порядок интерференционной полосы: m_max=7. Далее используя следующую формулу:

(3)

где λ_ср=5500 Å. Также оценим время когерентности τ с помощью формулы:

.

В результате получим: l_ког=3,85 мкм и τ=12,8 фс.