305 01, nr


nr

ćwicz.

305

data

08.06.1994

Mariusz Głąbowski

Wydział

Elektryczny

Semestr

IV

grupa T3

nr lab. 4

prowadzący mgr Marek Wróblewski

przygotowanie

wykonanie

ocena ostatecz.

Wyznaczanie długości fali świetlnej za pomocą pierścieni Newtona.

0x01 graphic

Kołowe pierścienie interferencyjne, zwane pierścieniami Newtona, powstają, gdy równoległa wiązka światła pada na układ złożony z dokładnie płaskiej płyty szklanej oraz leżącej na niej soczewki o promieniu krzywizny R (rys. obok).

Między soczewką i płytą znajduje się warstwa powietrza o grubości d wzrastającej ze wzrostem odległości od osi układu.

Obraz interferencyjny powstaje w wyniku nałożenia promieni odbitych od dolnej powierzchni soczewki i od górnej powierzchni płyty.

Różnica dróg geometrycznych obu promieni wynosi 2d. Dla obliczenia dróg optycznych przyjmujemy, że współczynnik załamania powietrza jest równy jedności, a także uwzględniamy fakt, że odbiciu od ośrodka gęstszego towarzyszy zmiana fazy o 0x01 graphic
, czemu odpowiada dodatkowa różnica dróg 0x01 graphic
.

Biorąc powyższe pod uwagę możemy napisać warunek powstania jasnego pierścienia interferencyjnego.

0x01 graphic
(1)

Na podstawie rysunku możemy grubość warstwy powietrznej przez promień pierścienia interferencyjnego

0x01 graphic
(2).

Jeżeli a/R<<1, to można powyższe wyrażenie przedstawić w postaci

(3).

Łącząc powyższe równanie z równaniem (1) otrzymamy

(4).

Otrzymane równanie określa promienie jasnych prążków interferencyjnych.

W miejscu zetknięcia się soczewki z płytą tworzy się bardzo cienka warstwa powietrza, o grubości wielokrotnie mniejszej od długości fali. Różnica dróg optycznych powstająca między promieniami w tym punkcie jest skutkiem jedynie straty połowy długości fali przy odbiciu od płyty. W rezultacie wynosi ona 0x01 graphic
- w środku obrazu interferencyjnego obserwujemy ciemne pole.

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

Przebieg ćwiczenia

1. Zapalić lampę sodową (lub inną, dającą widmo dyskretne) i oświetlić układ.

2. Za pomocą śrub przesuwu stolika doprowadzić do pokrycia się skrzyżowania nici pajęczych ze środkiem ciemnego prążka zerowego rzędu.

3. Przesuwając stolik tylko w kierunku X znaleźć położenia co najmniej pięciu jasnych pierścieni po prawej 0x01 graphic
i po lewej 0x01 graphic
stronie punktu centralnego.

Uwaga:

Pierścienie niskich rzędów są dość szerokie, tak, że położenie ich środka jest obarczone dużym błędem; Dokładniejsze wyniki uzyskamy mierząc pierścienie wyższych rzędów.

4. Wyznaczyć długość fali świetlnej z przekształconego wzoru (4)

0x01 graphic
0x01 graphic
(5),

gdzie 0x01 graphic
jest promieniem pierścienia rzędu m, obliczamy go jako połowę różnicy położeń 0x01 graphic
.

TABELA POMIAROWA

nr prążka

0x01 graphic

0x01 graphic

Promień soczewki wchodzącej w skład doświadczenia wynosi 0x01 graphic
.

Błąd promienia pierścienia wynosi:

0x01 graphic
=100x01 graphic
,

gdzie 0x01 graphic
.

Błąd popełniany przy wyznaczaniu długości fali obliczamy z wzoru:

0x01 graphic

Przykładowe obliczenia ( dla prążka nr 9 ).

0x01 graphic

Pozostałe wyniki umieszczone są w tabeli.

nr prąż

0x01 graphic

0x01 graphic

0x01 graphic

0x01 graphic

0x01 graphic

0x01 graphic

0x01 graphic

0x01 graphic

0x01 graphic

0x01 graphic

0x01 graphic

mm

mm

mm

mm

mm

mm

mm

mm

m

nm

nm

3

22.65

22.69

22.68

20.29

20.37

20.36

22.67

20.34

1.17E-03

625.80

14.32

4

22.86

22.87

22.87

20.14

20.14

20.12

22.87

20.13

1.37E-03

613.39

12.50

5

23.04

23.04

23.06

19.94

19.95

19.96

23.05

19.95

1.55E-03

612.35

11.43

6

23.19

23.2

23.22

19.78

19.8

19.8

23.20

19.79

1.71E-03

607.53

10.62

7

23.32

23.36

23.37

19.65

19.66

19.66

23.35

19.66

1.85E-03

603.04

10

8

23.47

23.47

23.5

19.53

19.55

19.54

23.48

19.54

1.97E-03

594.77

9.46

9

23.58

23.58

23.62

19.41

19.44

19.42

23.59

19.42

2.09E-03

587.86

9.02

10

23.7

23.7

23.73

19.31

19.33

19.3

23.71

19.31

2.20E-03

584.71

8.68

11

23.81

23.82

23.85

19.19

19.21

19.19

23.83

19.20

2.32E-03

586.67

8.44

12

23.91

23.91

23.93

19.08

19.09

19.08

23.92

19.08

2.42E-03

583.74

8.19

13

24.04

24.02

24.06

18.98

18.99

19

24.04

18.99

2.53E-03

586.26

8.01

14

24.1

24.12

24.11

18.9

18.88

18.89

24.11

18.89

2.61E-03

580.00

7.78

Wartość średnia długości fali wynosi 597.18 nm.

Wartość średnia błędu pomiaru długości fali wynosi 9.87 nm.

Wynik końcowy można więc przedstawić w postaci:

0x01 graphic

WNIOSKI:

Zmierzona długość fali odpowiada w granicy błędu długości fal widmowych sodu. Z obliczeń umieszczonych w tabeli widać, iż błąd pomiaru długości fali zmniejsza się wraz ze wzrostem numeru prążka. Spowodowane jest to faktem, iż prążki niskich rzędów są dość szerokie, co uniemożliwia dokładne określenie położenia ich środka.



Wyszukiwarka

Podobne podstrony:
208 01, Nr ˙w.
205 01, Nr.205
220-01, nr
300-01, nr
305-03, nr
305-03, nr
224 01, nr
225-01, nr
305-02, Nr ˙w.
Dziennik Ustaw z 01 r Nr? poz ?7 Metod ustalania?n w budownictwie
320 01, nr
123 01, nr
305 01 DOC
Aneks nr 1 Prospekt PKO BP 01 10 2009
elektroenergetyka nr 08 01 e1
PE Nr 01 97
Dz Urzedowy MON nr 1 z 24 01 20 Nieznany

więcej podobnych podstron