1009 1010

Konrad Dróżka Rafał Witkowski

110368 110489

Wydział: Fizyka Techniczna, Informatyka i Matematyka Stosowana

Kierunek: Informatyka

Semestr: III

Rok Akademicki: 2002/2003

Laboratorium Fizyki

Ćwiczenie nr 412

Wyznaczanie długości fali świetlnej metodą pierścieni Newtona

Ocena:

Wyznaczanie długości fali świetlnej metodą pierścieni Newtona.

1.Opis metody pomiaru.

W doświadczeniu oświetlamy monochromatycznymi promieniami równoległymi układ soczewki płasko-wypukłej oraz płytki szklanej wiązką światła (rys.1), część promieni odbija się od wewnętrznej powierzchni soczewki natomiast pozostałe przechodzą przez cienką warstwę powietrza i odbijają się o płytki szklanej. Promienie odbite od wewnętrznej części soczewki oraz od płytki szklanej interferują ze sobą dając układ jasnych i ciemnych prążków. To czy prążki są jasne czy ciemne zależy od różnicy dróg optycznych promieni interferujących:

gdzie d - grubość warstwy powietrza,
- długość fali

Gdy ta różnica równa jest nieparzystej wielokrotności
/ 2 to otrzymamy prążek ciemny (wygaszenie interferencyjne) natomiast, gdy jest równa całkowitej wielokrotności
/ 2 to otrzymamy prążek jasny (wzmocnienie interferencyjne). W rezultacie otrzymujemy szereg prążków interferencyjnych w kształcie współśrodkowych pierścieni (pierścienie Newtona) - rys.2.

Średnica dowolnego pierścienia zależy jedynie od promienia krzywizny soczewki (R) oraz od długości światła padającego (
):

gdzie k - numer prążka

Z różnicy długości dwóch promieni można również wyznaczyć długość fali, która wynosi wtedy:

Do obserwowania i mierzenia średnic prążków używamy mikroskopu z ruchomym stolikiem oraz z czujnikiem zegarowym. Obraz interferencyjny badamy dla dwóch różnych barw światła - czerwonej oraz żółtozielonej.

2.Tabela z wartościami wielkości mierzonych.

Barwa światła	Numery prążków	a1 [mm]	a2 [mm]	d [mm]
czerwona	2	0,05	0,59	0,54
czerwona	3	-0,06	0,68	0,74
czerwona	4	-0,14	0,76	0,90
czerwona	5	-0,20	0,83	1,03
czerwona	6	-0,24	0,91	1,15
czerwona	7	-0,28	0,97	1,25
czerwona	8	-0,33	1,04	1,37
czerwona	9	-0,40	1,09	1,49
żółto-zielona	2	-0,57	0,03	0,60
żółto-zielona	3	-0,67	0,22	0,89
żółto-zielona	4	-0,75	0,25	1,00
żółto-zielona	5	-0,80	0,35	1,15
żółto-zielona	6	-0,86	0,39	1,25
żółto-zielona	7	-0,93	0,45	1,38
żółto-zielona	8	-0,96	0,51	1,47

Pozostałe wartości znane:

• promień krzywizny R= 100,25 mm

• błąd pomiaru odległości Δd= 0,01 mm

Oryginalna tabela z doświadczenia jest dołączona do sprawozdania.

3.Tabela z wartościami wielkości wyliczonych.

Błąd pomiaru długości fali wyliczamy ze wzoru:

Wyliczamy po trzy długości fali dla każdej z barw, oto przykładowe wyliczenia:

Barwa czerwona, prążki 4 i 2:

Barwa żółto-zielona, prążki 5 i 3:

Wyliczone długości fal:

Barwa światła	Numery prążków	dk [mm]	dl [mm]	[nm]	Δ [nm]
czerwona	4 i 2	0,90	0,54	639	39
czerwona	5 i 3	1,03	0,74	640	47
czerwona	6 i 4	1,15	0,90	639	54
czerwona	7 i 5	1,56	1,06	625	59
żółto-ziel.	4 i 2	1	0,36	798	23
żółto-ziel.	5 i 3	1,32	0,79	661	54
żółto-ziel.	6 i 4	1,56	1	701	59
żółto-ziel.	7 i 5	1,90	1,32	725	66

4.Dyskusja wyników końcowych i czynników powodujących błędy.

Uśrednione wyniki otrzymane dla barwy czerwonej:

= (635,25 ± 49,75) nm

Dla barwy żółto-zielonej:

= (721,25 ± 50,50) nm

Błędy są rzędu 7% wyniku końcowego. Głównymi przyczynami błędów są: niestabilność stolika pomiarowego, który drgał nawet, gdy ktoś przechodził obok, blokowanie się czujnika zegarowego podczas mierzenia odległości dla barwy żółto-zielonej. Poza tym największą trudność sprawiało zmierzenie średnic prążków najbardziej oddalonych od środka gdyż częściowo się rozmazywały. Dlatego uważamy, że najbardziej wiarygodne są wyliczone długości fal z prążków o niskich numerach.

4

Przykładowa grubość powietrza - d

---