- •Лабораторная работа 21 . Определение длины световой волны при помощи бипризмы Френеля.
- •Описание установки
- •Дополнительная литература.
- •Лабораторная работа 22. Определение радиуса кривизны линзы и длины световой волны с помощью колец Ньютона.
- •Описание установки
- •Упражнение 1. Определение радиуса кривизны r сферической поверхности линзы.
- •Упражнение 2. Определение длины волны максимума пропускания светофильтра.
- •Упражнение 3. Определение спектральной ширины полосы пропускания светофильтра.
- •Лабораторная работа 23. Микроинтерферометр Линника.
- •Описание прибора
- •Упражнение 1. Определение глубины царапины.
- •Упражнение 2. Определение ширины полосы пропускания светофильтров
- •Лабораторная работа 24. Определение спектральных кривых пропускания интерференционных светофильтров.
- •Описание установки.
- •Порядок выполнения работы.
- •Лабораторная работа 25. Изучение пространственной когерентности монохроматических световых полей
- •Упражнение 1. Наблюдение и анализ лазерных спеклов.
- •Упражнение 2. Определение радиуса когерентности светового поля.
- •Упражнение 1. Градуировка интерферометра.
- •Упражнение 2. Определение зависимости показателя преломления воздуха от давления.
Дополнительная литература.
Демтредер В. Лазерная спектроскопия -М.: Наука, 1985
Лабораторная работа 22. Определение радиуса кривизны линзы и длины световой волны с помощью колец Ньютона.
Кольца Ньютона являются классическим примером интерференционных полос равной толщины, локализованных вблизи поверхности тонкой пленки. Они наблюдаются в том случае, когда выпуклая поверхность линзы малой кривизны соприкасается с плоской поверхностью хорошо отполированной пластинки; при этом остающаяся между ними воздушная прослойка постепенно утолщается от центра к краям.
Рис.1. К расчету
интерференционной
картины
Из-за малой кривизны линзы отраженные волны 1 и 1имеют направление, близкое к вертикальному. Оптическая разность хода между интерферирующими лучами равна:
, (1)
где m - толщина воздушной прослойки; /2 - добавочная разность хода, возникающая за счет различия в условиях отражения от верхней и нижней поверхностей прослойки (при отражении от оптически более плотной среды фаза световой волны меняется на ).
Поскольку разность хода зависит от толщины воздушной прослойки, а геометрические места точек, соответствующих одинаковой толщине в данном случае имеют вид окружностей, то соответствующая интерференционная картина имеет вид чередующихся темных и светлых концентрических колец с темным пятном в центре.
Рассчитаем радиус m - го темного кольца Ньютона . По теореме Пифагора имеем (рис.1):
. (2)
Так как mR, то, пренебрегая величиной m2, получим:
. (3)
Учитывая условие образования темных колец:
, (4)
получим выражение для радиуса темных колец .
Последнюю формулу можно использовать для нахождения радиуса кривизны линзы или для нахождения длины световой волны. Следует иметь в виду, что вследствие упругой деформации стекла невозможно добиться соприкосновения сферической линзы и плоской пластинки в одной точке. Чтобы избежать связанных с этим ошибок, необходимо пользоваться разностью радиусов двух колец. Тогда окончательные формулы будут иметь следующий вид:
, (5)
. (6)
Если падающий свет немонохроматический и присутствуют все длины волн из спектрального интервала от до , то количество наблюдаемых интерференционных полос будет ограничено числом:
. (7)
Задачей настоящей работы является определение радиуса кривизны линзы R, неизвестной длины волны максимума пропускания светофильтра и полосы пропускания светофильтров.
Описание установки
Рис.2
Схема
установки для
наблюдения колец
Ньютона