Średnice pierścieni zależne są od promienia R krzywizny soczewki oraz od długości fali światła padającego na soczewkę. Zależność ta jest następująca:
AKADEMIA TECHNICZNO-HUMANISTYCZNA
W BIELSKU - BIAŁEJ
WYDZIAŁ NAUK O MATERIAŁACH I ŚRODOWISKU
ROK I., SEM. II.
SPRAWOZDANIE Z LABORATORIUM FIZYKI.
Temat :
Wyznaczanie długości fali świetlnej metodą pierścieni Newtona.
Wykonali:
Cel ćwiczenia :
Celem ćwiczenia było zapoznanie się ze sposobem wyznaczania długości fali świetlnej metodą pierścieni Newtona .
Wprowadzenie teoretyczne i opis stanowiska doświadczalnego :
W ćwiczeniu wykorzystano następujące przyrządy:
- mikroskop z przesuwanym stolikiem i czujnikiem do pomiaru przesuwu wzdłużnego,
- układ złożony z soczewek,
- szklana płytka płasko równoległa,
- lampa sodowa,
- płytka światło dzieląca.
Światło padając prostopadle na soczewkę płasko-wypukłą częściowo odbija się od jej wewnętrznej powierzchni, częściowo zaś przenika przez cienką warstwę powietrza i odbija się od płytki szklanej (rys.1). Dzięki tej różnicy dróg promienie odbite spotykają się w pobliżu powierzchni soczewki tworzą prążki interferencyjne w kształcie pierścieni, które obserwowane w świetle odbitym mają taką postać jak na rys.2.
Średnice pierścieni zależne są od promienia R krzywizny soczewki oraz od długości fali światła padającego na soczewkę. Zależność ta jest następująca:
gdzie: dk - średnica k-tego pierścienia
R - promień krzywizny soczewki
k - kolejny numer pierścienia
Interferencją fal nazywamy zjawisko nakładania się fal spójnych (o tej samej częstotliwości) prowadzące do powstania trwałego w czasie rozkładu punktów w przestrzeni wzmocnień i wygaszeń.
Wzmocnienia występują w punktach, dla których różnica dróg dojścia fal jest całkowitą wielokrotnością długości fali :
gdzie: a - współczynnik prostej regresji,
R - promień krzywizny soczewki
Wygaszenia występują w tych punktach, dla których różnica dróg dojścia fal jest nieparzystą wielokrotnością połowy długości fali :
Praktyczne wykonanie ćwiczenia :
Włączono zasilacz lampy sodowej, następnie odczekano kilka minut do nagrzania lampy. Ustawiono lampę w odległości 5:10 cm od stolika mikroskopu. Ostrość mikroskopu ustawiono na górną powierzchnię płytki pod soczewką. Przesuwając stolik mikroskopu z układem optycznym, ustawiono obraz pierścieni centralnie w polu widzenia. Zwierciadło mikroskopu zostało wyłączone z biegu promieni światła sodowego. Zmierzono średnicę pierwszych 16 pierścieni. Pomiary średnic przeprowadzono indywidualnie dla poszczególnych pierścieni (wariant I ) oraz dla całej serii, odczytując kolejno współrzędne skrajnych punktów pierścieni wpierw po jednej, a następnie po drugiej, przeciwległej stronie obrazu (wariant II ).
Wyniki pomiarów oraz obliczeń :
Zestawienie pomiarów dla wariantu I :
k - |
a1 [ mm ] |
a2 [ mm ] |
dk [ mm ] |
dk2 [ mm2 ] |
1 |
0 |
2.39 |
|
|
2 |
0.035 |
2.36 |
|
|
3 |
0.06 |
2.33 |
|
|
4 |
0.10 |
2.29 |
2.39 |
5.7121 |
5 |
0.15 |
2.26 |
2.325 |
5.405625 |
6 |
0.19 |
2.23 |
2.27 |
5.1529 |
7 |
0.24 |
2.19 |
2.19 |
4.7961 |
8 |
0.29 |
2.15 |
2.11 |
4.4521 |
9 |
0.34 |
2.11 |
2.04 |
4.1616 |
10 |
0.39 |
2.07 |
1.95 |
3.8025 |
11 |
0.47 |
2.03 |
1.86 |
3.4596 |
12 |
0.57 |
1.98 |
1.77 |
3.1329 |
13 |
0.62 |
1.93 |
1.68 |
2.8224 |
14 |
0.69 |
1.88 |
1.56 |
2.4336 |
15 |
0.74 |
1.82 |
1.41 |
1.9881 |
16 |
0.79 |
1.75 |
1.31 |
1.7161 |
a = -3.361E-01 [mm2 ] ; Δa = 6.7E-03 [mm2] b= 6.8382+00 [mm2 ] ; Δb= 7.7E-0.2 [mm2]
|
||||
Wyniki obliczeń wykonanych przy pomocy komputera:
a=-3,361E-01 [mm2]
Δa=6,7E-03[mm2]
b=6,8382+00 [mm2]
Δb=7,7E-0,2 [mm2]
λ=655,74 [nm]
Wyniki obliczeń wykonanych przy użyciu wzorów zamieszczonych w instrukcji:
λ= a / 4R = 656 [nm]
Δλ= Δa / 4R = 10,1 [nm]
R=0,122 [m]
Parametry prostej regresji :
Wyniki obliczeń wykonanych przy użyciu
wzorów zamieszczonych w instrukcji:
a=0,297 [mm2]
Δa=0,009 [mm2]
b= -0,4049 [mm2]
Δb=0,18 [mm2]
λ= a / 4R = 608,6 [nm]
Δλ= Δa / 4R = 18,4 [nm]
R=0,122 [m]
