Методика определения длины волны света и радиуса кривизны линзы

Для определения длины волны света с помощью интерференционных колец Ньютона в работе используют следующую методику:

1. Наблюдают кольца Ньютона при использовании света с известной длиной волны _э. Измеряют радиусы этих колец (светлые или темные).

2. Наблюдают кольца Ньютона при использовании света с неизвестной длиной волны _х. Измеряют диаметры колец того же порядка, что и в первом случае.

3. Определяют по формуле полученной на основании формул (11) или (12), неизвестную длину волны.

4. Рассчитывают, используя формулы (11) или (12), (где в качестве _э берут известную длину волны), радиус кривизны линзы R.

Техника эксперимента

В работе используется микроскоп МБС-10 (рис. 5). Микроскоп имеет следующие основные элементы, необходимые для проведения лабораторной работы: осветитель отраженного света (1) с блоком питания для лампы осветителя, предметный столик (2), на который помещается ячейка (3) для получения колец Ньютона, состоящая из плосковыпуклой линзы и плоскопараллельной пластинки, штатив (4) с механизмом фокусировки, устройства (5) переключения увеличения микроскопа, окуляр (6) со шкалой для измерения диаметра интерференционных колец, красный и зеленый светофильтры, матовое стекло.

Рис. 5

1

3

4

5

2

1

Рекомендации по выполнению упражнения

“Измерение длины волны и радиуса кривизны линзы”

1. Подготовьте микроскоп к работе.

2. Включите осветитель, предназначенный для проведения иссле­дования в белом отраженном свете. Сфокусируйте микроскоп так, чтобы была видна интерференционная картина. ( Как правило, микроскоп заранее сфокусирован на интерференционные кольца и, дополнительную фокусировку проводить не нужно).

3. Переместите, при необходимости, ячейку таким образом, чтобы интерференционная кар­тина оказалась в центре поля зрения окуляра. Если на предметном столике есть микровинты для перемещения ячейки, то лучше пользоваться ими.

Примечание: Если кольца недостаточно контрастные и фокусировка микроскопа не улучшает контрастность, необходимо, чтобы лаборант произвел настройку ячейки, а именно, с помощью гаек или винтов, находящихся сверху ячейки, нужно приблизить линзу к плоскопараллельной пластинке, (гайки или винты немного закрутить). Если кольца контрастные, но центральное пятно интерференционной картины сильно расплющено, линзу нужно отодвинуть от плоскопараллельной пластинки. Для этого гайки или винты необходимо немного открутить. Регулировку нужно производить с помощью маленького гаечного ключа или отвертки.

4.  Поместите на пути светового пучка красный светофильтр с из­вестной длиной волны λ_э = 670 нм

5. Измерьте диаметры темных (или светлых) колец. Для этого по шкале окуляра отметьте положение левого и правого концов диаметра кольца. При измерениях рекомендуется использовать кольца, более удаленные от центра системы колец. Радиусы колец с малым значением k определяются с меньшей точностью, так как они могут быть искажены за счет деформации линзы и пластинки. Рекомендуем использовать для измерений светлые кольца с номерами k=3, 4 и 5.

6. Измерьте диаметр каждого кольца не менее 3 раз. Данные измерений занесите в таблицу.

7. Поместите на пути светового пучка зеленый светофильтр, который пропускает свет с неизвестной длиной волны.

8. Проведите все измерения согласно указаниям, описанным в пунктах 5,6. Результаты измерений занесите в ту же таблицу.

9. Рассчитайте по формуле неизвестную длину волны

где _э – известная длина волны. Запишите значение неизвестной длины волны в таблицу.

9. Сравните значение полученной в эксперименте длины волны зеленого света с длиной волны зеленого цвета в спектре ртути. Таблица основных спектральных линий спектра ртути приведена на рабочем месте, либо находится у лаборанта.

10. Вычислите по формуле (11) или (12) радиус кривизны линзы. Для расчета рекомендуется применять графический метод расчета радиуса кривизны. Для этого необходимо построить график зависимости квадратов радиусов измеренных колец r_m от их номеров m. Согласно (12) график имеет вид прямой, угловой коэффициент которой равен R. Зная значения _э, определите R.

Таблица

Цвет светофильтра и его l,нм	Номер кольца	Номер измерения	Отсчеты по шкале			Среднее значение диаметра Dср,м
			Слева, деление	Справа, деление	Диаметр D,м
Красный светофильтр l=670 нм	3	1
		2
		3
	4	1
		2
		3
	5	1
		2
		3
Зеленый светофильтр lх = …	3	1
		2
		3
	4	1
		2
		3
	5	1
		2
		3