Pomiar dlugosci fali swietlnej, Nazwisko i Imie :

Temat wiczenia :

Pomiar dugoci fali wietlnej na podstawie interferencji w ukadzie optycznym do otrzymania piercieni Newtona

I Wprowadzenie:

Dla fal elektromagnetycznych, tak samo jak dla fal sprystych speniona jest zasada superpozycji fal. Zasada ta m�wi, e fale rozchodz si w przestrzeni niezalenie od siebie. Superpozycja dwu lub wicej fal harmonicznych o tych samych czstociach pozwala na sumowanie ich w kadym punkcie przestrzeni, w wyniku czego obserwuje si interferencj. Obraz interferencji dw�ch fal mona obserwowa tylko wtedy, gdy r�nice faz midzy tymi falami s stae w czasie obserwacji. Fale takie nazywamy sp�jnymi. Sp�jne wizki wiata mona otrzyma rozdzielajc (przez odbicie lub zaamanie) an dwie wizki wiato wysyane przez niewielki obszar r�da rozcigego. Kady cig falowy ulega przy tym rozdzieleniu na dwa cigi falowe wchodzce w skad dwu r�nych wizek. Cigi te s ze sob sp�jne i mog da stay obraz interferencyjny, niezalenie od tego, przez kt�ry atom i w jakiej chwili zostay wysane. Obraz powstajcy na ekranie w wyniku interferencji sp�jnych wizek wiata monochromatycznego jest taki, jak gdyby interferoway proste fale harmoniczne.

II Og�lny zarys teoretyczny:

Rozdzielenie wizki wiata na dwie wizki zawierajce po jednej czci kadego cigu falowego uzyskuje si m.in. w ukadzie do otrzymania piercieni Newtona. Obraz interferencyjny w postaci prk�w w ksztacie wsp�rodkowych okrg�w uzyskuje si tu przez umieszczenie soczewki pasko - wypukej o duym promieniu krzywizny na paskiej pytce szklanej, pomidzy kt�rymi istnieje cienka warstwa powietrza o stopniowo rosncej gruboci w miar oddalania si od punktu centralnego (stycznoci). Monochromatyczne promienie r�wnolege, padajce prostopadle na pask powierzchni soczewki przechodz przez szko i czciowo ulegaj odbiciu od powietrza (na drugiej powierzchni granicznej soczewki), a czciowo przechodz dalej przez warstw powietrza, ulegaj odbiciu od pytki szklanej i wracaj do obserwatora. Cz wizki odbita i ta, kt�ra dwukrotnie przesza przez warstw powietrza o gruboci d odbijajc si interferuj ze sob. R�nica ich dr�g optycznych wynosi:

Wielko
wynika ze zmiany fazy na przeciwn przy odbiciu od orodka optycznie gstszego na powierzchni pytki.

0x01 graphic

Rys.Geometryczna interpretacja warunku interferencji.

W celu ustalenia zalenoci midzy promieniami piercieni jasnych lub ciemnych i dugoci fali przeprowadzamy analiz geometryczn:

Poniewa d jest bardzo mae w por�wnaniu z 2R, mona ostatni zaleno wyrazi:

Gdy r�nica dr�g optycznych r�wna si nieparzystej wielokrotnoci po�wek dugoci fali, powstaje piercie ciemny o promieniu r_n:

Podstawiajc kolejno za n 1,2,3 . . .,a nastpnie odejmujc stronami dowoln par r�wna otrzymujemy:

Przebieg wiczenia:

Zadaniem wiczenia jest pomiar dugoci fali wietlnej wiata monochromatycznego, kt�re uzyskuje si przez wydzielenie z wizki wiata biaego, wskiego przedziau dugoci fal przy uyciu filtr�w interferencyjnych.

wiczenie dzieli si na dwie czci:

1.Wyznaczenie promienia krzywizny soczewki.

nale mierzy w dwie strony od rodka w celu urednienia wartoci. Promie krzywizny Promie ten wyznaczamy przy owietleniu monochromatyczn wizk wiata o znanej dugoci fali, otrzyman z palnika sodowego przystawionego do owietlacza. Po ustawieniu ostroci mikroskopu, naprowadzi punkt centralny piercieni tak, aby pokrywa si z przeciciem krzya na okularze mikroskopu. Nastpnie ustawiamy czujnik mikrometryczny na poow zakresu wskaza, co umoliwia pomiar promieni piercieni w obydwie strony wzgldem punktu centralnego. Promienie piercienia wyliczmy przeksztacajc wz�r na :

gdzie r_m i r_n - wartoci rednie promieni niezbyt odlegych od siebie

_Na - dugo fali r�wna 589^. 10 ^-9 m.

2.Wyznaczanie dugoci fali wiata monochromatycznego otrzymanego przy uyciu filtr�w interferencyjnych.

W tej czci wiczenia naley uy lampki mikroskopowej z arowym r�dem wiata, a nastpnie midzy niom a owietlaczem umieci filtr interferencyjny. Pomiar promieni przeprowadzamy w spos�b podobny jak w pierwszej czci wiczenia. Nastpnie obliczamy dugo fali.

Wszystkie pomiary i obliczenia umieszczamy w poniszej tabeli:

Rodzaj wiata	Rzd piercieni ciemnych	w prz�d p[mm]	w ty t[mm]	rednia warto promienia piercienia r[mm]	Promie krzywizny soczewki	Dugo fali
Sodowe	3	1.20	1,10	1.15
	6	1.51	1.42	1.46
	9	1.75	1.67	1.72
	12	1.98	1.90	1.94	4 8 8	5 8 9
	15	2.20	2.15	2.18
	18	2.38	2.32	2.35
	21	2.58	2.58	2.55
Filtr nr.1	3	0.48	1.40	0.94
	6	1.15	1.72	1.44
	9	1.42	1.94	1.68
	12	1.64	2.16	1.90	4 8 8	5 4 6
	15	1.85	2.36	2.10
	18	2.02	2.55	2.28
	21	2.19	2.72	2.46
Filtr nr.2	3	1.24	1.06	1.15
	6	1.59	1.47	1.53
	9	1.93	1.75	1.84	4 8 8	6 8 5
	12	2.12	2.03	2.08
	15	2.32	2.30	2.31