Описание установки

Стеклянная пластина и плосковыпуклая линза, радиус выпуклой поверхности которой следует определить, помещаются на столик микроскопа, с помощью которого и наблюдаются увеличенные кольца Ньютона. В качестве источника света используется газоразрядная неоновая лампочка. Диаметры колец измеряются по шкале, вмонтированной в окуляр. Цена деления окулярной шкалы определяется экспериментально.

Выполнение работы

1. Определение цены деления окулярной шкалы

1.1. Включить неоновую лампочку в сеть 220 В.

1.2. Часть линейки с миллиметровыми делениями подвести под микроскоп и навести на резкость. При этом в поле зрения должны быть видны две соседние риски, т.е. один миллиметр линейки.

1.3. Подсчитать число делений N (больших или малых) окулярной шкалы, уложившихся между левыми краями изображения рисок, а затем между правыми. Помещая в поле зрения другие деления линейки, проделать то же самое.

1.4. Рассчитать среднее значение <N> и среднюю цену деления для окулярной шкалы <> = 1/<N> в миллиметрах на деление (большое или малое).

1.5. Определить абсолютную =N/<N>² и относительную погрешность = /<> в определении . N найти по формуле

(2.7)

Результаты занести в табл. 2.1.

Таблица 2. 1

Номер измерения	N	(Ni - <N>)	(Ni - <N>)^2	Результаты вычислений
1 2 . . ...				<N> = ...  ^ / ...
Cумма				
Среднее значение

2. Определение радиуса кривизны линзы

2.1. Подвести кольца Ньютона под объектив микроскопа и "поймать" их в окуляр. Для этого следует перемещать пластинку с линзой в горизонтальных направлениях, а тубус микроскопа - вверх и вниз.

Чтобы свет от лампочки попадал в микроскоп после отражения от границ воздушного слоя между линзой и пластинкой, последние расположены наклонно к оси микроскопа. В результате этого кольца Ньютона видны в виде эллипсов. Понятно, что истинному диаметру кольца соответствует большая ось эллипса, вдоль которой и следует расположить окулярную шкалу.

2.2. Произвести отсчеты х₁ и х₂ положений диаметрально противоположных точек середин темных (светлых) колец Ньютона, вычислить диаметры колец и их квадраты.

2.3. Выбрать номера колец i и m, наиболее далекие друг от друга для избежания больших погрешностей, рассчитать для каждой пары иT.

2.4. Как следует из вышесказанного, диаметр кольца Ньютона можно непосредственно измерить в делениях окулярной шкалы. Умножая этот результат на величину , выраженную в мм/дел., получим диаметр в миллиметрах. Из формулы 3.3 выразим радиус кривизны линзы:

, (2.8)

где диаметр D выражен в тех же делениях окулярной шкалы (в больших или в малых), что и N. Усредненная длина волны света неоновой лампочки  = (640 + 30) нм.

В целях упрощения расчетов величину обозначим черезT. Тогда

R =  (2.9)

По формуле (2.9) определить <R>.

2.5. Подсчитать абсолютную погрешность:

, (2.10)

где T найти по формуле, аналогичной формуле (2.7).

2.6. Результаты измерений и вычислений занести в табл. 2.2. Записать окончательный результат в виде доверительного интервала с указанием надежности и относительной погрешности.

Таблица 2.2

Номер кольца	х1	х2	D	D^2	i - m	D^2i -D^2m	T	Т - <T>	(T -<T>)^2
1 2 . . .
Сумма
Ср.знач.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1. Явление интерференции света.

1. Когерентность.

2. Оптическая длина пути и оптическая разность хода.

3. Условия максимумов и минимумов при интерференции.

4. Явления, происходящие при отражении: от среды, оптически более плотной; от среды, оптически менее плотной.

5. Линии равной толщины. Кольца Ньютона.

6. Вывод расчетной формулы.

7. Ход эксперимента по определению радиуса кривизны линзы или длины волны света с помощью колец Ньютона.

8. Вычисления погрешностей измерений.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 3