Опис експериментальної установки:

Лінза Л, від нижньої поверхні якої відбивається світлова хвиля 1, закріплена в спеціальній оправі, яка надягається на об’єктив мікроскопа (Об). Скляна пластинка П, від поверхні якої відбивається хвиля 2, лежить на нерухомому столику мікроскопа. Звільнив гвинтом В оправу і опустив лінзу до дотику з пластиною, можливо, переміщуючи тубус мікроскопа, налагодити його так, щоб була чітко видна інтерференційна картина, локалізована приблизно в площині дотику лінзи і пластини. Закріпив після цього гвинт В і підіймаючи тубус мікроскопа за допомогою мікрометричного гвинта можливо змінити величину зазору між лінзою і пластиною. Ця величина є різницею ходу Δ інтерферуючих хвиль 1 і 2:

Δ=2h+λ/2 . (3)

Якщо знехтувати додатковою різницею ходу λ/2, обумовленою різницею умов відбивання хвиль на границях “скло–повітря” і “ повітря–скло ”, можна вважати

Δ≈2h. (4)

Користуючись шкалою, нанесеною на барабан мікрометричного гвинта мікроскопа, можна виміряти величину зазору h і, відповідно, різницю ходу з точністю до 1 мкм. В якості джерел досліджуваного випромінювання в роботі використовується лампа розжарювання з фільтром.

Робоча установка.

ВИМІРЮВАННЯ І ОБРОБКА РЕЗУЛЬТАТІВ:

Спочатку треба ретельно налагодити установку.

1. Надягніть на об’єктив мікроскопа оправу з лінзою, закріпить ії гвинтом і обережно опускайте тубус мікроскопа до тих пір, доки лінза не буде на дуже невеликій (≈0,5 мм) відстані від скляної пластини. Після цього звільніть оправу і дайте лінзі можливість спокійно опуститися на пластину.

2. Встановіть джерело світла (освітлювач з лампою розжарювання) проти отвору опак–ілюмінатора і досягніть рівномірної освітленості поля зору. Цю операцію легко проводити при витягнутому окулярі мікроскопа. Правильність налагодження можливо перевірити, змінюючи отвір ірисової діафрагми освітлювача : ця операція не повинна спотворювати симетрії освітленої плями.

3. Не закріплюючи оправи, обережно переміщайте тубус мікроскопа до появи в полі зору інтерференційної картини. Вірне налагодження здійснюється за допомогою мікрометричного гвинта. Якщо картина недостатньо чітка – декілька зменшіть накал лампи освітлювача та отвір його діафрагми.

4. Спостерігаючи в мікроскоп, обережно закріпіть оправу на об’єктиві мікроскопа, намагаючись не збити досягнутого налагодження. За допомогою мікрометричного гвинта обережно підіймайте тубус мікроскопа. Кільця інтерференційної картини при цьому повинні “бігти”, стягуватись до центру. Опускаючи тубус, отримайте початкову картину.

ЗАВДАННЯ 1: Отримайте картину кілець Ньютона в “білому” світлі (лампа розжарювання без фільтру). Відмітьте, при якому зазорі інтерференційна картина зникає.

ЗАВДАННЯ 2: Повторіть спостереження, поставивши червоний фільтр. Чим відрізняється картина, яку ви спостерігаєте, від попередньої ?

Користуючись шкалою мікрометричного гвинта, виміряйте величину зазору h, при якій інтерференційна картина зникає. Підрахуйте довжину когерентності L досліджуваного Δλ. Значення випромінювання і відповідну ширину спектрального інтервалу я λ_сер для усіх джерел вказані в паспорті роботи [1].

ЗАВДАННЯ 3: Дослідіть таким же чином часову когерентність випромінювання ртутної лампи з фільтром або натрієвою лампою. Результати вимірювань і розрахунків занесіть в таблицю. Намалюйте спектрограму (в масштабі 1мм=1нм), що показує, яку смугу в спектрі довжин хвиль видимого світла займає випромінювання кожного із досліджуваних джерел.

Таблиця 2.

яке світло	число поділок шкали n	розмір зазору h, м	L, м	Δλ, м
Біле
Червоне
ртутна лампа

КОНТРОЛЬНІ ПИТАННЯ

1. Чому інтерференція спостерігається лише в тонких плівках?

2. Чи є кільця Ньютона інтерференційними лініями рівного нахилу чи рівної товщини?

3. Чим відрізняються кільця Ньютона у відбивному і прохідному світлі?

4. Чим може бути спричинене викривлення кілець?

5. Як зміниться вигляд кілець, якщо простір між лінзою та пластинкою заповнити рідиною?

6. Якими будуть кільця Ньютона при освітленні білим світлом?

7. Ввести співвідношення між R і довжиною хвилі та радіусом темного (світлого )кільця в відбитому світлі?

8. Чому ширина кілець Ньютона зменшується з збільшенням порядку?

9. Чому радіус лінзи повинен бути досить великим?

10.Чому в центрі інтерференційних кілець Ньютона розташована темна пляма в відбитому світлі?

Лабораторна робота № 5-6