Misowicz Sawomir
1 CD L 5
Laboratorium Fizyczne
Temat laboratorium:
Wyznaczanie promienia krzywizny soczewki metoda pierscieni Newtona.
Powstawanie prków interferencyjnych w klinie optycznym
Gdy wizka wiata pada na powierzchni rozgraniczajc dwa róne orodki (rónice si wspóczynnikami zaamania), wówczas cz wiata odbija si, pozostaa za cz przejdzie do drugiego orodka. Stosunki energetyczne midzy obu wizkami fal okrelaj wzory podane przez Fresnela. Jeeli takie dwie powierzchnie tworz klin, to wizki odbite od tych powierzchni, jako pochodzce od tego samego róda (spójne) wzajemnie ze sob interferuj. Przykadem takiego klina jest powietrzny klin interferencyjny utworzony midzy dwoma wewntrznymi powierzchniami P1 i P2 pasko - równolegych pytek szklanych (rys. 1).
Rysunek 1.
We wszystkich punktach powierzchni P1 dochodzi do naoenia si obu fal odbitych (na rysunku pokazano jeden taki punkt A). Amplituda zinterferowanej fali w A' zaley od rónicy faz obu promieni, a wic od rónicy ich dróg optycznych D.
Zakadajc, i kt klina jest bardzo may, a równolega wizka wiata monochromatycznego pada na powierzchni klina prostopadle, moemy obliczy rónic dróg optycznych midzy interferujcymi promieniami. Oznaczajc mianowicie grubo klina w danym miejscu przez h otrzymamy :
do geometrycznej bowiem rónicy dróg optycznych dodaje si dodatkowa rónica spowodowana skokiem fazy o p , przy odbiciu fali wietlnej na granicy powietrze szko tj. od granicy orodka optycznie gstszego. W tych miejscach klina, w których :
,k = 0,1,2,...
nastpi na skutek interferencji wygaszanie wiata. Tam natomiast, gdzie :
,k = 0,1,2,...
nastpi interferencyjne wzmocnienie wiata. W klinie, którego obie powierzchnie s paskie zaobserwujemy wic kolejno na przemian, jasne i ciemne prki. Kady prek jest miejscem geometrycznym równo odlegych punktów obu powierzchni klina i std nazwa - prki równej gruboci.
Na rysunku 2 pokazane s miejsca, w których powstaj ciemne prki interferencyjne.
Rysunek 2.
Tak zwany zerowy prek (k = 0) powstaje w miejscu styku obu powierzchni, czyli na krawdzi klina, pierwszy(k = 1) na wysokoci 
itd.
Jak nietrudno zauway, w takim klinie odlego wzajemna prków jest jednakowa i jej wielko zaley od wielkoci kta klina, co moe by wykorzystane do pomiaru kta tego klina. Deformacja prostoliniowego przebiegu prków wiadczy o odstpstwie od paskoci powierzchni i jeeli jedna z nich, np. P1 jest wzorcow (idealnie pask), to z obrazu obserwowanych prków mona wnioskowa o wielkoci odchyki od paskoci powierzchni pytki P2, a take o miejscu jej lokalizacji. Przy tego rodzaju pomiarach naley tylko pamita, i obraz interferencyjny przedstawia klin w postaci warstwowej (rysunek 2).
Prki interferencyjne równej gruboci najatwiej
zaobserwowa umieszczajc na paskiej pytce szklanej wypuko - sferyczn soczewk. Tworzy si wówczas pomidzy powierzchni pytki a powierzchni soczewki klin powietrzny o zmiennym kcie. Prki interferencyjne powstaj w takim klinie - tzw. prki Newtona bd miay ksztat kolisty. W miar wzrostu odlegoci od rodkowego (zerowego) prka, utworzonego w miejscu styku obu powierzchni, kolejne prki coraz bardziej si zagszczaj a przestan by w ogóle zauwaalne.
Prki Newtona mona wykorzysta do wyznaczania promienia krzywizny R soczewki. Naley w tym celu zmierzy promie rk dowolnego k-tego ciemnego prka oraz zna dugo fali uytego wiata. Promie krzywizny R obliczamy ze znanego wzoru na promie R czaszy kulistej o promieniu podstawy rk i wysokoci czaszy hk.
/4/
Dla duych wartoci R, poniewa r >> h, wzór /4/ mona wyrazi prociej:
/4a/
Wysoko czaszy hk, odpowiadajc k-temu ciemnemu prkowi mona wyrazi:
/5/
Wstawiajc to wyraenie do /4a/ otrzymuje si:
/6/
Ukad pomiarowy, zasada jego dziaania
Jest to mikroskop, na którego stoliku umieszcza si pask pytk P i mierzon soczewk Lo. S one owietlone poprzez obiektyw mikroskopu równoleg wizk wiata monochromatycznego za pomoc soczewki i póprzepuszczalnego zwierciada Z umieszczonego nad obiektywem mikroskopu. Okular ma podziak, za pomoc której ustawia si wybrany obraz prka. Ustawienie i pomiar rk umoliwia przesuwny stolik mikroskopu, którego przesuw jest mierzony za pomoc czujnika zegarowego. Maa wskazówka tego czujnika wskazuje milimetry, a dua setne czci milimetra. Zakres pomiaru przesuwu wynosi 10 mm.
Pomiar promienia krzywizny R soczewki
1. Powierzchni soczewki i pytki paskiej przemy spirytusem i przetrze do sucha czyst flanelk.
2. Pooy badan soczewk pasko - wypuk stron wypuk na pytk pask i umieci na stoliku mikroskopu. Stolik powinien by ustawiony w pooeniu rodkowym tj. czujnik powinien wskazywa okoo 5 mm. Naley ustawi soczewk tak, aby rodkowy (zerowy) prek wypada na dziak oznaczon cyfr 5 podziaki okularu mikroskopu.
3. Dokona pomiarów rednicy wybranych ciemnych prków (przynajmniej piciu) o moliwie duych rednicach. Pomiary wykonywa nastpujco:
- podkrcajc rub stolika liczy liczb ciemnych prków przesuwajcych si w lewo na tle dziaki oznaczonej cyfr 5
- ustawi dziak oznaczon cyfr 5 na rodek wybranego k-tego prka i odczyta wskazanie czujnika 
- podobnie przesuwajc stolik w przeciwnym kierunku od pooenia zerowego ustawi dziak oznaczon cyfr 5 na ten sam prek i odczyta wskazania czujnika 
.
Rónica obu wskaza daje rednic mierzonego prka.
Promie rk bdzie wic równy:
/7/
Podstawiajc /7/ do /6/ obliczamy promie krzywizny R soczewki.
Opracowanie wyników pomiarów
Tabela pomiarowa.
Lp. |
K |
|
|
|
|
Rr |
- |
- |
mm |
mm |
mm |
mm |
mm |
1 |
3 |
0.15 |
0.16 |
|
|
|
2 |
3 |
0.148 |
0.16 |
0.148 |
0.16 |
13.399 |
3 |
3 |
0.147 |
0.161 |
|
|
|
1 |
4 |
0.188 |
0.193 |
|
|
|
2 |
4 |
0.19 |
0.196 |
0.188 |
0.195 |
15.539 |
3 |
4 |
0.187 |
0.195 |
|
|
|
1 |
5 |
0.219 |
0.22 |
|
|
|
2 |
5 |
0.22 |
0.221 |
0.208 |
0.22 |
15.524 |
3 |
5 |
0.185 |
0.218 |
|
|
|
R=(14.83±0.1)*10-3 m |
Przykad oblicze.
- wyliczenie Rr,
- wynik kocowy wyliczylimy jako redni wyników dla poszczególnych prków.
- bd jest wyliczony jako odchylenie standartowe wyników dla poszczególnych prków ( oblicze dokonalimy przy pomocy kalkulatora wg poniszego wzoru )
..........................................
Wnioski:
Due znaczenie w odczytywaniu wyników miaa subiektywna ocena rodka prka - ze wzgldu na jego szeroko. Przy pomiarze prków nr. 4 i 5 ( dalej pooonych od rodka soczewki ) bd ten mia nmiejszy wpyw na dokadno pomiaru.
Wyszukiwarka
Podobne podstrony:
Lab fiz 51, fff, duĹĽo
fiz 51 55
iwona chem fiz ćw 51
51 Wypowiedzenie zmieniajÄ…ce
5 3 FIZJOLOGIA W FIZ
2009 06 15 21;42;51
Fiz kwantowa
49 51
Document (51)
51 Kodeks Etyki Sluzby Cywilnej
Conan 51 Conan Pan czarnej rzeki
Cw 10 (51) Pomiar ładunku właściwego e m elektronu
51 54
mat fiz 2008 10 06
51
więcej podobnych podstron