Методика измерений

В работе используется измерительный микроскоп, на столике которого помещена линза, установленная на плоской стеклянной пластинке с зачерненной нижней поверхностью.

Освещение производится монохроматическим светом (через зеленый светофильтр). Свет от источника S (ОИ-19) направляется на стеклянную плоскопараллельную пластинку P (рис. 2), которая наклонена к оси микроскопа. Частично отражаясь от пластинки Р, лучи попадают на исследуемую систему, отражаясь от пластинки А и проходя через линзу В и пластинку Р, лучи попадают в объектив микроскопа.

Для измерения радиусов колец Ньютона используется микроскоп МИР-2 со шкалой, цена деления которой меняется в зависимости от длины тубуса (см. табл. 1).

1.Включите в сеть осветитель. В окуляре микроскопа должны четко наблюдаться интерференционные кольца, называемые «кольца Ньютона», возникающие на границе воздушного слоя и линзы, при этом в точке прикосновения линзы и пластинки в отраженном свете должно наблюдаться темное пятно, вокруг него концентрические цветные кольца. Если колец нет, то настройку прибора делает лаборант или преподаватель. (Примечание. Изучите устройство измерительного микроскопа МИР-2

и научитесь им пользоваться)

Таблица 1

Длина тубуса (мм)	Цена маленького деления шкалы (мм)
130	0,058
140	0,053
150	0,049
160	0,045
170	0,041

2. Вставьте в осветитель зеленый светофильтр. В поле зрения микроскопа должны наблюдаться в отраженном зеленом (монохроматическом) свете кольца Ньютона, толщина которых уменьшается по мере удаления от центра. Добейтесь, чтобы шкала окуляра микроскопа совпала с диаметром колец.

3. Измерьте радиусы колец с помощью окулярного микроскопа МИР-2. Отсчет ведите в маленьких делениях. В нашем случае длина тубуса 130 мм. Используя табл. 1, определите цену деления шкалы в мм. Радиусы колец вычислите в мм. Измерения произведите для 2, 3, 4 и 5 колец Ньютона. (Для темного центрального пятна k = 1). Комбинируя попарно полученные значения радиусов колец Ньютона, по формуле (12) вычислите радиус кривизны линзы. Результаты измерений и расчетов внесите в табл. 2.

Таблица 2

Зеленый светофильтр  = 550 нм=5,5*10^-4 мм
№ кольца	Отсчеты концов		Диаметр кольца d , (дел)	радиус кольца rk, (дел)	радиус кольца rk, (мм)	R, (мм)	R, (мм)	(%)
	a, (дел)	b, (дел)
2	4.	5.
3	3.	6.
4	2.	7.
5	1.	8.
Ср. зн.

Среднее значение  для зеленого участка спектра в формуле (12) возьмите равным 550 нм. Для удобства заполнения таблиц 2 и 3 воспользуйтесь рис. 5.

Рис. 5

На рис.5 изображена интерференционная картина – “кольца Ньютона”. Цифры на рисунке – это номера производимых отсчетов. В табл.2 эти номера отмечены цифрами с точками во 2 – ом и 3 – ем столбиках. Так как отсчеты колец надо производить при фиксированном положении головы, то удобнее начинать с последнего наблюдаемого кольца и считать их слева направо, а запись в табл. 2 и 3 делать снизу вверх для левого края отсчет а, и сверху вниз для правого края колец – отсчет b.

Из полученных значений R возьмите среднее арифметическое. Результат представьте в виде:

.

Таблица 3

Радиус линзы R =
Фильтр	№ кольца	Отсчеты концов		диаметр кольца d (дел)	радиус кольца rk (дел)	радиус кольца rk (мм)	, (мм)	, (мм)	(%)
		а, (дел)	b (дел)
Красный	2
	3
	4
	5
	Ср. зн.
Желтый	2
	3
	4
	5
	Ср. зн.
Голубой	2
	3
	4
	5
	Ср. зн.

4. Используя полученное значение радиуса кривизны линзы, по формуле (11) определите длину волны света, пропускаемого различными светофильтрами. Результаты измерений и расчетов внесите в табл. 3. Вычисления, производимые в пунктах 3 и 4, сделайте в лабораторной тетради.

5. При составлении отчета по лабораторной работе дополнительно выполните следующие задания:

а) Покажите на рисунках ход лучей, интерферирующих в отраженном и проходящем свете в случае колец Ньютона.

б) Выведите формулы для определения радиусов темных и светлых колец Ньютона в проходящем и отраженном свете.

ДОПОЛНИТЕЛЬНОЕ ЗАДАНИЕ^*

Измерение глубины царапины интерференционным методом

Отклонение линзы от правильной сферической формы - наличие микроскопических неровностей - выражается в искривлениях интерференционной полосы. (см. рис. 6).

Рис. 6

Глубина микронеровности приближенно определяется по формуле:

, (13)

где: – высота искривления, b – ширина той же интерференционной полосы.

Данная формула приближенная и может применяться только для малых величин , при которых < .

Приступив к измерениям, придерживайтесь следующей последовательности действий:

1. На стеклянную пластинку поместите линзу с царапиной (царапина может быть не на линзе, а на пластинке). Произведите наладку установки со светофильтром.

2. Поверните линзу так, чтобы направление изгиба интерференционных полос совпадало с направлением перемещения центра перекрестия винтового окулярного микрометра.

3. Измерьте диаметры двух соседних темных интерференционных колец, например 3-го и 4-го порядков, и определите .

4. Измерьте глубину изгиба интерференционного кольца 3-го порядка, соответствующую царапине.

5. По полученным данным (по формуле 13) определите глубину царапины .

6. Результаты измерений и вычислений внесите в табл. 4.

Таблица 4

№ п/п	d1, дел	d2, дел	b, дел	, дел	, м
1
2
3
4
5
Ср.