Jerzy Urba
Rafa Dwornik
WBM/Z rok III
Sem. VI grupa IV
WICZENIE NR 78
Temat: Wyznaczanie dugoci fali wietlnej metod piercieni Newtona.
1. Wstp.
wiato jest promieniowaniem elektromagnetycznym o dugociach fali (w próni) w przedziale 380 - 780 nm, na które reaguje oko ludzkie. Jest fal poprzeczn, o czym wiadczy zjawisko polaryzacji.
Dugoci fali nazywamy odlego midzy dwoma punktami fali, dla których rónica faz wynosi 2. Piercienie Newtona s przykadem obrazu interferencyjnego, powstajcego w wyniku naoenia si promieni odbitych na powierzchniach granicznych tzw. cienkiej warstwy o zmiennej gruboci.
W skad stanowiska do przeprowadzenia wiczenia wchodz: mikroskop z przesuwnym stolikiem i czujnikiem do pomiaru przesuwu wzdunego, ukad zoony z soczewki, szklanej pytki pasko - równolegej i pytki wiatodzielcej, lampa sodowa.
wiato z lampy sodowej 1 pada na pytk wiatodzielc 2, penic rol zwierciada póprzezroczystego, ustawion pod ktem 45° do osi ukadu, odbija si od niej i pada prostopadle na soczewk 3. Cz tej wizki odbija si od dolnej powierzchni soczewki, a cz przenika przez cienk warstw powietrza i odbija od górnej powierzchni pytki szklanej 4. Nakadajce si promienie odbite tworz fal interferencyjn wpadajc do obiektywu mikroskopu 5. Dziki zmieniajcej si radialnie rónicy dróg optycznych nakadajcych si promieni, obserwujemy obraz interferencyjny w postaci piercieni. rednice tych piercieni mierzymy przy pomocy czujnika. Dla rednicy k-tego piercienia obowizuje zaleno:
dk2 = 4Rk
gdzie: dk - rednica k-tego piercienia
R - promie powierzchni sferycznej soczewki
- dugo fali wietlnej
W celu zwikszenia dokadnoci prowadzimy pomiary wikszej liczby piercieni (u nas 10). Podstawiajc: y = dk2 ; x = k ; a = 4R, otrzymujemy równanie prostej regresji y = ax, której wspóczynnik kierunkowy wyznaczamy metod najmniejszych kwadratów (program komputerowy). Dugo fali wietlnej wynosi:
= a/4R
2. Tabela wyników.
k |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
dk [mm] |
0,71 |
1,01 |
1,22 |
1,33 |
1,45 |
1,52 |
1,65 |
1,71 |
1,76 |
1,88 |
dk2 [mm2] |
0,5041 |
1,0201 |
1,4884 |
1,7689 |
2,1025 |
2,3104 |
2,7225 |
2,9241 |
3,0976 |
3,5344 |
Parametry prostej regresji:
a = 0,316 mm2 b = 0,41 mm2
a = 0,014 mm2 b = 0,12 mm2
wspóczynnik korelacji - 0,985
3. Obliczenia.
Dugo fali wietlnej wynosi:
Promie krzywizny soczewki wynosi:
R = 0,122 ± 0,002 m = 122 ± 2 mm
4. Obliczenie bdu pomiaru.
Ostatecznie dugo fali wietlnej wynosi: 647,5 ± 39,3 nm
5. Wnioski.
Lampa sodowa emituje wiato óte, którego widmo skada si z dwóch pooonych blisko siebie linii o dugociach fal 598,6 nm i 589,0 nm. Wyznaczona przez nas dugo fali nieco odbiega od tych wartoci i nie mieci si w granicach obliczonego bdu pomiaru. Pomiar rednic piercieni by do trudny ze wzgldu na sab widoczno piercieni, co powodowao szybkie zmczenie oczu. Bdy byy widoczne ju podczas pomiarów, kiedy to dla sprawdzenia, po zmierzeniu rednicy kilkakrotnie przesuwalimy stolik do pooenia „zerowego”, wskazania czujnika róniy si nawet o kilka setnych milimetra.
