3. Описание лабораторной установки

Экспериментальная установка состоит из измерительного микроскопа, осветителя и жёстко закрепленных друг относитель­но друга (в виде кассеты) линзы и плоскопараллельной стеклянной пластины. Источником светя является лампа накаливания, вставленная в фонарь со светофильтром. Для осуществления наблюдений в отражённом свете служит полупрозрачная стеклянная призма, расположенная на кассете. Кассета с исследуемой линзой размещается на предметном столике микроскопа. Общий вид уста­новки приведен на рис. 2.

4. Задание к работе и порядок ее выполнения

Задание 1. Определение радиуса кривизны линзы

1. Включить осветитель в сеть и добиться наилучшего освещения кассеты.

2. Небольшими перемещениями кассеты по столику микроскопа добиться расположения точки касания линзы с пластиной примерно в центре поля зрения микроскопа.

3. Фокусируя микроскоп на воздушный промежуток, добиться появления четких колец Ньютона в поле зрения микроскопа.

4. Измерить диаметры отчетливо наблюдаемых темных и светлых колец. Результаты занести в таблицу. Цена деления окулярного микрометра составляет – 0,014 мм (переключатель увеличений в положении 7).

5. Построить графики зависимости для темных и светлых колец. Если экспериментальные точки плохо укладываются на прямую линию, то предпочтение следует отдать точкам с большими номерами.

6. Определить тангенс угла наклона полученных прямых (с учетом

- 4 -

9. Оценить погрешность полученного значения радиуса кривизны линзы R.

5. Контрольные вопросы

1. Сущность явления интерференции. Условия возникновения интерференции оптических волн.

2. Пространственная и временная когерентность.

3. Интерференция света в тонких планках. Оптическая раз­ность хода.

4. Интерференция в виде колец Ньютона в отраженном и проходящем свете. Радиусы светлых и темных колец.

5. Показать ход лучей на оптической схеме установки. Указать место локализации интерференционных полос.

6. Какова причина постепенного исчезновения интерференционных колец по мере удаления от центра картины?

7. Как будет меняться интерференционная картина, если:

а) увеличить размер воздушного зазора, отодвигая линзу от пластинки;

б) заменить линзу другой с большим (меньшим) радиусом кривизны;

в) увеличить показатель преломления воздуха в воздушном зазоре;

г) наблюдать интерференцию при наклонном падении света на систему линза - пластинка;

д) заменить красный светофильтр на синий;

е) наблюдать интерференцию в белом свете;

ж) наблюдать кольца Ньютона в проходящем свете.

з) Метод определения радиуса кривизны в данной работе.

Инструкция

по технике безопасности для студентов при выполнении лабораторной работы № 3-11

При выполнении лабораторной работы студент, сдав допуск, обязан:

1. На месте внимательно ознакомится с порядком включения приборов, ручками управления и оптической настройкой.

2. Проверить лабораторную установку и о готовности к выполнению работы доложить преподавателю или лаборанту.

3. После получения разрешения на выполнение работы, включить приборы и произвести оптическую настройку установки в порядке, указанном в п.4.

4. Осторожно обращаться с приборами. Не касаться рабочих

- 9 -

4. Для диоптрической наводки на резкость изображения измерительной шкалы, окуляр микроскопа имеет резьбу. Вращая окуляр, добиться четкого изображения шкалы.

5. С помощью микрометрического винта 4 переместить штрихи подвижной шкалы так, чтобы их изображение в поле зрения микро­скопа было расположено симметрично относительно рассматри­ваемых колец Ньютона, так, как показано на рис. 5.

Рис.5

6. Произвести измерение диаметров темных и светлых колец Нью­тона с помощью подвижной шкалы и вращающегося барабана отсчетного механизма. Так как ближайшие к центральному интерференционному пятну кольца Ньютона обычно размыты, то при измерении их радиуса необходимо выполнить отсчеты сначала для внешнего диаметра наблюдаемого кольца, как показано на рис.5 (позиция I), а затем для внутреннего (позиция II). Полуразность отсчетов внешнего и внутреннего диаметров равна радиусу измеряемого кольца Ньютона. Результаты занести в таблицу (стр.5).

7. Построить графики зависимости для темных и - для светлых колец Ньютона. Если экспериментальные точки плохо укладывается на прямую линию, предпочте­ние следует отдать точкам с большими номерами m.

8. Определить тангенс угла наклона полученных прямых (с учетом выбранного масштаба). Из формул (1) и (2) видно, что значе­ние тангенса угла наклона равно Rλ; поэтому, зная λ, мож­но рассчитать R. Рассчитать R.

- 8 –

выбранного масштаба). Из формул (1) и (2) видно, что значение тангенса угла наклона равно Rλ; поэтому, зная λ, можно рассчитать R. Рассчитать R.

Рис.2. Общий вид установки: 1 – микроскоп; 2 – осветитель;

3 – кассета с исследуемой линзой; 4 – полупрозрачная призма.

Таблица

m (номер темного кольца)
(диаметр темного кольца)
(радиус темного кольца)
m (номер светлого кольца)
D (диаметр светлого кольца)
(радиус светлого кольца)