Politechnika Łódzka

Filia w bielsku-Białej

ĆWICZENIE 78

Temat: Wyznaczanie Długości Fali Świetlnej Metodą Pierścieni Netwona

I. Wstęp teoretyczny

1. INTERFERENCJA ŚWIATŁA:

Interferenją nazywamy nakładanie się fal powodujące zmniejszenie lub zwiększenie amplitudy fali wypadkowej w zależności od różnicy faz fal składowych. Zakładamy przy tym, że spełniona jest zasada superpozycji, tzn. że zaburzenie wypadkowe jest równe sumie poszczególnych zaburzeń falowych.

2. PIERŚCIENIE NEWTONA:

W doświadczeniu są wykorzystywane prążki interferencyjne równej grubości, które powstają w wyniku interferencji fal odbitych od granicy warstwy powietrza zawartego pomiędzy soczewką wypukłą o dużym promieniu i płytką płaskorównoległą.

Obraz interferencyjny składa się z współśrodkowych pierścieni otaczających miejsce zetknięcia się soczewki z płytką.

Wzór fali płaskiej:

A=2E_o cos [(δ₁ - δ₂)/2]

Średnica pierścieni Newtona:

Długość fali światła dającego obraz interferencyjny:

gdzie:

R=0,122 ± 0,002 m- promień krzywizny soczewki

d_k - średnica pierścieni Newtona

II. Przebieg ćwiczenia

1. Włączyć zasilacz lampy sodowej, odczekać kilka minut do nagrzania się lampy.

2. Ustawić lampę w odległości 5-10 cm od stolika mikroskopu.

3. Ustawić ostrość mikroskopu na górną powierzchnię płytki pod soczewką.

4. Przesuwając stolik mikroskopu z układem optycznym, ustawić obraz pierścieni centralnie w polu widzenia. Aby uzyskać kontrastowy obraz pierścieni w świetle odbitym, zwierciadło mikroskopu musi być wyłączone z biegu promieni światła sodowego.

5. Zmierzyć średnicę pierwszych 10 pierścieni. Pomiary średnic należy przeprowadzić indywidualnie dla poszczególnych pierścieni i dla całej serii, odczytując kolejno współrzędne skrajnych punktów pierścieni wpierw po jednej, a następnie po drugiej-przeciwległej stronie obrazu.

III. Wyniki pomiarów (metody bezpośredniej) i obliczenia

k	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
dk[mm]	0,75	0,89	1,07	1,3	1,42	1,52	1,61	1,59	1,71	1,76
dk^2[mm^2]	0,56	0,79	1,14	1,69	2,01	2,31	3,59	2,52	2,92	3,09

Parametry prostej regresji

a= 0,289 [mm²] b= 0,38 [mm²]

Δa= 0,019 [mm²] Δb= 0,17 [mm²]

1. OBLICZANIE DŁUGOŚCI FALI:

R = 0,122 ± 0,002 [m]

λ = 592 [nm]

2. OBLICZANIE BŁĘDU POMIARU:

|Δλ|=48,5 nm

IV. Wyniki pomiarów (metody współrzędnościowej) i obliczenia

K	1	2	3	4	5	6	7	8
X1(k)	0,25	0,37	0,44	0,55	0,63	0,71	0,77	0,83
X2(k)	-0,39	-0,48	-0,56	-0,62	-0,67	-0,74	-0,77	-0,80
dk[mm]	0,64	0,85	1	1,17	1,3	1,45	1,54	1,63
dk^2[mm^2]	0,41	0,72	1	1,37	1,69	2,11	2,37	2,66

K	9	10	11	12	13	14	15	16
X1(k)	0,90	0,96	1	1,03	1,07	1,12	1,18	1,25
X2(k)	-0,85	-0,88	-0,91	-0,95	-0,99	-1,02	-1,05	-1,08
dk[mm]	1,75	1,84	1,91	1,98	2,06	2,14	2,23	2,33
dk^2[mm^2]	3,06	3,38	3,65	3,92	4,24	4,58	4,97	5,43

Parametry prostej regresji

a= 0,327 [mm²] b= 0,07 [mm²]

Δa= 0,003 [mm²] Δb= 0,08 [mm²]

1. OBLICZANIE DŁUGOŚCI FALI:

R = 0,122 ± 0,002 m

nm

λ = 670 nm

2. OBLICZANIE BŁĘDU POMIARU:

|Δλ|=16 nm

V. Wnioski

Wyniki pomiarów są obarczone pewnym błędem (co prawda niewielkim) spowodowanym niedoskonałością ludzkiego oka dzięki któremu wykonujący pomiary wie kiedy odczytać wskazanie przyrządu pomiarowego (wyznaczenie miejsca, w którym kreska styka się z pierścieniem), a także mięśni dzięki którym możemy dokonać przesunięcia stolika i doprowadzić do stuku kreski z pierścieniem.

6

ĆWICZENIE NR 78

WYZNACZANIE DŁUGOŚCI FALI ŚWIETLNEJ METODĄ PIERŚCIENI NEWTONA

---