POLITECHNIKA ŁÓDZKA

FILIA W BIELSKU - BIAŁEJ

ROK I., SEM. II.

SPRAWOZDANIE Z LABORATORIUM FIZYKI.

Temat :

Wyznaczanie długości fali świetlnej metodą pierścieni Newtona.

Wykonał:

Zdzisław Hubka

Bogusław Pająk

Paweł Wyród

Celem ćwiczenia było zapoznanie się ze sposobem wyznaczania długości fali świetlnej metodą pierścieni Newtona .

Wprowadzenie teoretyczne i opis stanowiska doświadczalnego :

W ćwiczeniu wykorzystano następujące przyrządy:

- mikroskop z przesuwanym stolikiem i czujnikiem do pomiaru przesuwu wzdłużnego,

- układ złożony z soczewek,

- szklana płytka płasko równoległa,

- lampa sodowa,

- płytka światło dzieląca.

Światło padając prostopadle na soczewkę płasko-wypukłą częściowo odbija się od jej wewnętrznej powierzchni, częściowo zaś przenika przez cienką warstwę powietrza i odbija się od płytki szklanej (rys.1). Dzięki tej różnicy dróg promienie odbite spotykają się w pobliżu powierzchni soczewki tworzą prążki interferencyjne w kształcie pierścieni, które obserwowane w świetle odbitym mają taką postać jak na rys.2.

Średnice pierścieni zależne są od promienia R krzywizny soczewki oraz od długości fali światła padającego na soczewkę. Zależność ta jest następująca:

dk=2 kRλ [mm]

gdzie: dk -średnica k -tego pierścienia Newtona.

Interferencją fal nazywamy zjawisko nakładania się fal spójnych (o tej samej częstotliwości) prowadzące do powstania trwałego w czasie rozkładu punktów w przestrzeni wzmocnień i wygaszeń.

Wzmocnienia występują w punktach, dla których różnica dróg dojścia fal jest całkowitą wielokrotnością długości fali :

Wygaszenia występują w tych punktach, dla których różnica dróg dojścia fal jest nieparzystą wielokrotnością połowy długości fali :

Praktyczne wykonanie ćwiczenia :

Włączono zasilacz lampy sodowej, następnie odczekano kilka minut do nagrzania lampy. Ustawiono lampę w odległości 5:10 cm od stolika mikroskopu. Ostrość mikroskopu ustawiono na górną powierzchnię płytki pod soczewką. Przesuwając stolik mikroskopu z układem optycznym, ustawiono obraz pierścieni centralnie w polu widzenia. Zwierciadło mikroskopu zostało wyłączone z biegu promieni światła sodowego. Zmierzono średnicę pierwszych 16 pierścieni. Pomiary średnic przeprowadzono indywidualnie dla poszczególnych pierścieni (wariant I ) oraz dla całej serii, odczytując kolejno współrzędne skrajnych punktów pierścieni wpierw po jednej, a następnie po drugiej, przeciwległej stronie obrazu (wariant II ).

Wyniki pomiarów oraz obliczeń :

Zestawienie pomiarów dla wariantu I :

k	dk	dk^2
	[mm]	[mm^2]
1	0,9	0,81
2	1,12	1,25
3	1,23	1,51
4	1,33	1,77
5	1,46	2,13
6	1,58	2,50
7	1,67	2,79
8	1,74	3,03
9	1,85	3,42
10	1,94	3,76

Wyniki obliczeń wykonanych przy pomocy komputera:

a=0,32 [mm²]

Δa=0,005[mm²]

b=0,54 [mm²]

Δb=0,05 [mm²]

λ=655,74 [nm]

Wyniki obliczeń wykonanych przy użyciu wzorów zamieszczonych w instrukcji:

λ= a / 4R = 656 [nm]

Δλ= Δa / 4R = 10,1 [nm]

R=0,122 [m]

Zestawienie wariantów obliczeń dla wariantu II :

k	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12
x1(k)	0,05	0,15	0,21	0,27	0,32	0,37	0,43	0,53	0,61	0,75	0,82	0,86
x2(k)	-0,36	-0,47	-0,55	-0,61	-0,66	-0,70	-0,74	-0,79	-0,83	-0,87	-0,90	-0,93

k	13	14	15	16
x1(k)	0,90	0,92	0,97	1,00
x2(k)	-1,00	-1,03	-1,07	-1,09

x₁, x₂ - to współrzędne położenia skrajnych punktów k-tego pierścienia;

Parametry prostej regresji :

a=0,297 [mm²] Wyniki obliczeń wykonanych przy użyciu

Δa=0,009 [mm²]

b= -0,4049 [mm²]

Δb=0,18 [mm²]

wzorów zamieszczonych w instrukcji:

λ= a / 4R = 608,6 [nm]

Δλ= Δa / 4R = 18,4 [nm]

R=0,122 [m]

---