Opiekun: dr Piotr Biegański		Imię Nazwisko: Joanna Cochur Wydział/kierunek: SKP Termin zajęć: Piątek godz. 9:15
Wyznaczanie promieni krzywizny soczewki i długości świetlnej za pomocą Pierścieni Newtona.		Nr ćwiczenia: 81
Termin wykonania ćwiczenia: 3.04.2009	Termin oddania sprawozdania: 18.06.2009	Ocena:

1. Cel ćwiczenia:

Celem ćwiczenia było zapoznanie się ze zjawiskiem interferencji światła występującym w klinie optycznym oraz zastosowanie tego zjawiska do celów

pomiarowych.

2. Wstęp:

Na laboratoriach z fizyki badaliśmy soczewki, a ściślej mówiąc ich krzywiznę, czyli promień. Do wykonania tego doświadczenia korzystaliśmy z mikroskopu, lampy z filtrem interferencyjnym, płytki płaskorównikowej oraz przedmiotowej, badanej, soczewki.

Po odpowiednim ustawieniu całości przyrządów pomiarowych, można było dojrzeć w okularze mikroskopu charakterystyczne pierścienie, zwane pierścieniami Newtona. Badanie krzywizny soczewki polegało na tym, że mierzyło się poszczególne prążki

(a raczej ich skrajne położenie), spisując za kaczym razem położenie wskazań zegara, co pozwoliło mi na wyznaczenie średnic badanych prążków. Czynność tę powtarzałam sześć razy. Zebrane dane zostały umieszczone w tabeli 1. Do dalszych obliczeń korzystałam ze wzorów na: promień krążka (2.01), średnią arytmetyczną (2.02), obliczenie promienia krzywizny soczewki (2.03), obliczenie długości fali (2.04), obliczenie granicy błędu promienia krążków (2.05), obliczenie granicy błędu promienia krzywizny soczewki (2.06),

obliczenie granicy błędu długości fali (2.07).

W części obliczenia pokazałam sposób, w jaki korzystałem ze wzorów, na pojedynczych przykładach. Reszta obliczeń została zrobiona adekwatnie do pokazanych

przykładów.

Interferencja (łac. inter - między + ferre - nieść) to zjawisko nakładania się fal prowadzące do zwiększania lub zmniejszania amplitudy fali wypadkowej. Interferencja zachodzi dla wszystkich rodzajów fal, we wszystkich ośrodkach, w których mogą rozchodzić się dane fale. W ośrodkach nieliniowych oprócz interferencji zachodzą też inne zjawiska wywołane nakładaniem się fal, w ośrodkach liniowych fale ulegając interferencji spełniają

zasadę superpozycji.

2.01.

2.02.

2.03.

2.04.

2.05.

2.06.

2.07.

3. Zebrane dane:

Lp.		K	al.	ap	al	ap
	[nm]		[mm]	[mm]	[mm]	[mm]
1			8,98	4,9
2			8,98	4,91
3	540	8	9,02	5,03	0,01	0,01
4			8,9	4,99
5			8,91	5,02
6			9,09	5,01
1			5,49	8,56
2			5,52	8,52
3	540	5	5,51	8,52	0,01	0,01
4			5,51	8,52
5			5,53	8,56
6			5,55	8,52

Tabela 1. zestawienie zebranych danych.

4. Obliczenia:

• Sposób wyliczenia długości promienia krążków w [mm] (wzory: 2.01; 2.02):

• Sposób wyliczenia błędu promienia krążków (wzór: 2.05):

• Sposób wyliczenia promienia krzywizny soczewki (wzór: 2.03):

• Sposób wyliczenia błędu pomiaru krzywizny soczewki (wzór: 2.06):

5. Zestawienie danych zebranych i obliczonych:

Lp.		K	al.	Śr. al.	al	ap	Śr. ap	ap
	[nm]		[mm]	[mm]	[mm]	[mm]	[mm]	[mm]
1			8,98			4,9
2			8,98			4,91
3	540	8	9,02	8,98	0,01	5,03	4,976667	0,01
4			8,9			4,99
5			8,91			5,02
6			9,09			5,01
1			5,49			8,56
2			5,52			8,52
3	540	5	5,51	5,518333	0,01	8,52	8,533333	0,01
4			5,51			8,52
5			5,53			8,56
6			5,55			8,52

	r	r	R	R	R/R
	[mm]	[mm]	[mm]	[mm]	
	2,0016667	0,01	0,00092747	1,09845E-05	0,011843525
	1,5075	0,01	0,000841688	2,67535E-05	0,031785517
		Wynik uśredniony:	0,000884579	1,8869E-05	0,021814521

Tabela 2. Zestawienie wartości zmierzonych i obliczonych.

6. Zebrane dane:

Lp.	K	al.	ap	al	ap	R	R
		[mm]	[mm]	[mm]	[mm]	[mm]	[mm]
1		9,08	5,03
2		9,11	5,01
3	8	9,09	5,01	0,01	0,01	0,000884579	1,8869E-05
4		9,12	5,02
5		9,09	5
6		9,13	4,99
1		9,31	4,5
2		9,29	4,51
3	10	9,3	4,49	0,01	0,01	0,000884579	1,8869E-05
4		9,34	4,49
5		9,32	4,51
6		9,32	4,53

Tabela 3. Zestawienie zebranych danych do wyznaczenia długości fali świetlnej

7. Obliczenia:

• Sposób wyliczenia długości promienia krążków (wzory: 2.01; 2.02):

• Sposób wyliczenia błędu pomiaru krążków (wzór: 2.05):

• Sposób wyliczenia długości fali świetlnej (wzór: 2.04):

• Sposób wyliczenia błędu pomiaru długości fali świetlnej (wzór: 2.07):

8. Zestawienie danych zebranych i obliczonych:

Lp.	K	al.	Śr. al.	al	ap	Śr. ap	ap	r	r
		[mm]	[mm]	[mm]	[mm]	[mm]	[mm]	[mm]	[mm]
1		9,08			5,03
2		9,11			5,01
3	8	9,09	9,103333	0,01	5,01	5,01	0,01	2,046667	0,01
4		9,12			5,02
5		9,09			5
6		9,13			4,99
1		9,31			4,5
2		9,29			4,51
3	10	9,3	9,313333	0,01	4,49	4,505	0,01	2,404167	0,01
4		9,34			4,49
5		9,32			4,51
6		9,32			4,53

	R	R			
	[mm]	[mm]	[mm]	[mm]	100%
	0,000884579	1,8869E-05	591,9262786	18,41070038	0,031103
	0,000884579	1,8869E-05	653,4201424	19,37386353	0,02965
		Wartość uśredniona	622,6732105	18,89228195	0,030376

Tabela 4. Zestawienie wartości zmierzonych i obliczonych.

9. Prezentacja wyników:

Kolor filtra	Promień krzywizny soczewki	Długość fali świetlnej
Zielony	(93 ± 1,1) *10^-5	540 nm
Czerwony	(93 ± 1,1) *10^-5	623 nm 18 nm

Analizując powyższe widmo z zaznaczonymi wartościami nanometrów można zauważyć, iż długość fali światła wyszła prawidłowa.

10. Wnioski:

W doświadczeniu wyznaczaliśmy promień krzywizny R oraz długość fali światła przepuszczonego przez monochromatyczny filtr. Jak widać każda długość fali posiada określoną ilość prążków interferencyjnych. Dzięki interferencji możemy wyznaczyć długość fali światła, która uległa temu zjawisku. Wyznaczenie promienia krzywizny soczewki nie jest zbyt trudne. Wystarczający jest zestaw złożony z mikroskopu oraz ze źródła światła o znanej długości fali. Można także zauważyć, że odległość między prążkami zależy od kąta klina, ponieważ gdy kąt klina jest stały to odległość między prążkami jest stała. Natomiast w naszym doświadczeniu odległość między prążkami malała. Spowodowane to było tym, iż kąt klina jest zmienny, gdyż użyta soczewka była wypukła.

7

---