Теоретична частина

Інтерференцією називають явище перерозподілу енергії в просторі, що виникає за певних умов у результаті додавання когерентних хвиль. Когерентними називаються хвилі однакової частоти, різниця фаз яких не залежить від часу. Перший експеримент по спостереження інтерференції світла в лабораторних умовах належить И. Ньютону. Він спостерігав інтерференційну картину, що виникає при відображенні світла в тонкому повітряному прошарку між плоскою скляною пластиною і плоскопуклой лінзою великого радіуса кривизни. Інтерференційна картина мала вигляд концентричних кілець, що одержали назву кілець Ньютона. В експерименті Ньютона при нормальному падінні хвилі на плоску поверхню лінзи різниця ходу приблизно дорівнює подвоєній товщині 2h повітряні проміжки між лінзою і площиною. Для випадку, коли радіус кривизни R лінзи великий у порівнянні з h, можна приблизно одержати:

де r – зсув від осі симетрії. При написанні вираження для різниці ходу варто також врахувати, що хвилі 1 і 2 відбивають при різних умовах. Перша хвиля відбиває від границі стек-повітря, а друга – від границі повітря-сткло. В другому випадку відбувається зміна фази коливань відбитої хвилі на π, що еквівалентно збільшенню різниці ходу на /2. Тому

При r = 0, тобто в центрі (точка дотику) Δ = λ/2, тому в центрі кілець Ньютона завжди спостерігається інтерференційний мінімум – темна пляма. Радіуси r_m наступних темних кілець визначаються вираженням

(1)

Ця формула дозволяє експериментально визначити довжину хвилі світла λ, якщо відомо радіус кривизни R лінзи.

Виконання роботи.

Вибрати радіуса кривизни відповідно до номера групи.

Варіант	1	2	3	4	5	6
R, см.	200	190	180	170	160	150

Завдання 1. Відомо, що діапазон довжин хвиль видимого світла лежить у межах від 380 нм(фіолетовий колір) до 760 нм(червоний колір). Збільшуючи довжину хвилі у вікні робочої програми від 380 нм на 80 нм, фіксувати значення радіуса першого темного кільця Ньютона. Результати вимірів занести в таблицю, розрахунки зробити по формулі (1):

, *10^–9 м	380	460	540	620	700
r1, мм

Завдання 2. Установити залежність радіуса кільця Ньютона від радіуса кривизни лінзи. Виберіть відповідний варіант і расчитайте r_m. Результати вимірів занести в таблицю.

Варіант	1	2	3	4	5	6
λ, см.	664	600	588	530	433	380

R, см	50	100	150	200
rm, мм

Побудувати графік залежності радіуса кільця від радіуса кривизни лінзи. Зробити висновок.

Письмово відповісти на контрольні питання:

1. Дати визначення явище інтерференції. У чому суть умови когерентності.

2. Чому для спостереження кілець Ньютона лінза повинна мати великий радіус кривизни?

3. Приведіть приклади явища інтерференції в природі або техніку.

4. При якій умові виникають інтерференційні максимуми(світлі кільця), а при якому мінімуми(темні кільця).