WYZNACZANIE DŁUGOŚCI FALI ŚWIETLNEJ ZA POMOCĄ PIERŚCIENI NEWTONA.

Wprowadzenie

Kolowe pierścienie interferencyjne, zwane pierścieniami Newtona, powstają gdy równoległa wiązka światła pada na układ złożony z dokładnie plaskiej plyty szklanej oraz leżącej na niej soczewki plasko wypukłej o promieniu R.

Między soczewką i płytą znajduje się warstewka powietrza o grubości d wrastającej ze wzrostem odległośći od osi układupromirń krzywizny soczewki wynisi kilka dziesiąt centymetrów i jest znacznie większy od pierścieni Newtona , których pierścienie są rzędu jednego milimetra.

Obraz interferencyjny powstaje w wyniku nalożenia się promieni odbitych od dolnej powierzchni soczewki i od górnej powierzchni plyty. Część promieni padających na pionowo z góry odbija się of górnej powierzchni płyty i biegnie z powrotem pionowo ku górze. Druga część wiązki odbija się od wewnętrznej powierzchni (sferycznej) soczewki i również biegnie pionowo do góry.

Różnica dróg geometrycznych obu promieni wynosi 2d. Dla obliczenia dróg optycznych przyjmujemy , że współczynnik załamania powietrza jest równy jedności, a także uwzględniamy , fakt że odbicu od środka gęstszego towarzyszy zmiana fazy o 180 stopni, czemu odpowiada dodatkowa zmiana dróg
.

Biorąc powyższe pod uwagę, możemy na napisać warunek powstawania jasnego pierścienia interferencyjnego.

(m=1,2,3,…)

grubość warstwy pierścienia wyrażona przez promień pierścienia interferencyjnego interferencyjnego.

Pamiętając że a/R<<1, możemy powyższe wyrażenie przedstawić w postaci

następnie wstawiając ostatnie równanie do pierwszego :

(m=1,2,3,…)

otrzymane równanie określa promienie jasnych prążków interferencyjnych. W miejscu zetknięcia się soczewki z płytą tworzy się bardzo cieńka warstewka powietrza o grubości wielokrotnie mniejszej od długości fali. Różnica dróg optycznych powstająca między promieniami w tym punkcie jest skutkiem jedynie straty polowy długości fali przy odbiciu od płyty. W rezultacie wynosi ona
; w środku obrazu interferencyjnego obserwujemy ciemne pole.

Jeżeli układ oświetlamy białym światłem to powstają barwne pierścienie, które przy wyższych rzędach zachodzą na siebie.

Metoda pomiaru.

W celu wyznaczenia promieni pierścieni Newtona posługujemy się przystosowanym do tro celu mikroskopem. Płytę z soczewką umieszczamy w polu widzenia mikroskopu na stoliku przesuwanym w poziomie w dwóch kierunkach za pomocą śrub mikrometrycznej. Aby umożliwić jednoczesne oświetlenie układu i obserwację obrazu,na osi optycznej mikroskopu M umieszczamy płytkę półprzeźroczystą P nachyloną pod kontem 45 stopni do kierunku biegu promieni. Płytka odbija część promieni pochodzących od źródła S, kierując je na układ, gdzie ulegają odbiciu i interferencji, po czym przechodzą przez płytkę P do obiektywu mikroskopu.

Okular mikroskopu zaopatrzony jest w krzyż z nitek pajęczych, dzięki czemu możemy precyzyjnie ustawić wybrany fragment obrazu w polu widzenia.

Obliczenia.

Wnioski.

---