Budownictwo rok I	Pomiar długości fali świetlnej na podstawie interferencji w układzie optycznym do otrzymywania pierścieni Newtona	Data: 02.04.2008
Nr ćw. 6

1. Wprowadzenie:

Rozdzielenie wiązki światła na dwie wiązki zawierające po jednej części każdego ciągu falowego uzyskuje się m.in. w układzie do otrzymania pierścieni Newtona. Obraz interferencyjny w postaci prążków w kształcie współśrodkowych okręgów uzyskuje się tu przez umieszczenie soczewki płasko - wypukłej o dużym promieniu krzywizny na płaskiej płytce szklanej, pomiędzy którymi istnieje cienka warstwa powietrza o stopniowo rosnącej grubości w miarę oddalania się od punktu centralnego (styczności). Monochromatyczne promienie równoległe, padające prostopadle na płaską powierzchnię soczewki przechodzą przez szkło i częściowo ulegają odbiciu od powietrza (na drugiej powierzchni granicznej soczewki), a częściowo przechodzą dalej przez warstwę powietrza, ulegają odbiciu od płytki szklanej i wracają do obserwatora. Część wiązki odbita i ta, która dwukrotnie przeszła przez warstwę powietrza o grubości d odbijając się interferują ze sobą. Różnica ich dróg optycznych wynosi:

Wielkość
wynika ze zmiany fazy na przeciwną przy odbiciu od ośrodka optyczni gęstszego na powierzchni płytki.

Rys. 1 Geometryczna interpretacja warunku interferencji.

W celu ustalenia zależności między promieniami pierścieni jasnych lub ciemnych i długością fali przeprowadzamy analizę geometryczną:

Ponieważ d jest bardzo małe w porównaniu z 2R, można ostatnią zależność wyrazić:

Gdy różnica dróg optycznych równa się nieparzystej wielokrotności połówek długości fali, powstaje pierścień ciemny o promieniu r_n:

Podstawiając kolejno za n 1,2,3 . . .,a następnie odejmując stronami dowolną parę równań otrzymujemy:

gdzie: r_m - promień pierścienia kolejnego,

r_n - promień pierścienia wcześniejszego,

R - promień krzywizny soczewki,

m, n - rzędy pierścieni ciemnych.

W ćwiczeniu należy dokonać pomiaru jest długości fali światła monochromatycznego, które uzyskuje się przez wydzielenie z wiązki światła białego, wąskiego przedziału długości fal przy użyciu filtrów interferencyjnych. Ćwiczenie dzieli się na dwie części:

• Wyznaczenie promienia krzywizny soczewki:

należą mierzyć w dwie strony od środka w celu uśrednienia wartości. Promień krzywizny Promień ten wyznaczamy przy oświetleniu monochromatyczną wiązką światła o znanej długości fali, otrzymaną z palnika sodowego przystawionego do oświetlacza. Po ustawieniu ostrości mikroskopu, naprowadzić punkt centralny pierścieni tak, aby pokrywał się z przecięciem krzyża na okularze mikroskopu. Następnie ustawiamy czujnik mikrometryczny na połowę zakresu wskazań, co umożliwia pomiar promieni pierścieni w obydwie strony względem punktu centralnego. Promienie pierścienia wyliczmy przekształcając wzór na λ :

gdzie r_m i r_n - wartości średnie promieni niezbyt odległych od siebie λ_Na - długość fali równa 589^. 10 ^-9 m.

• Wyznaczanie długości fali światła monochromatycznego otrzymanego przy użyciu filtrów interferencyjnych:

W tej części ćwiczenia należy użyć lampki mikroskopowej z żarowym źródłem światła, a następnie między nią a oświetlaczem umieścić filtr interferencyjny. Pomiar promieni przeprowadzamy w sposób podobny jak w pierwszej części ćwiczenia. Następnie obliczamy długość fali.

Tabela pomiarów:

Rodzaj światła	Rząd pierścieni ciemnych	Odczyt z mikrometru		Średnia wartość promienia pierścienia r [mm]	Promień krzywizny soczewki R [mm]	Długość fali λ [nm]
							w przód [mm]	w tył [mm]
Sodowe
Filtr 1
Filtr 2
Filtr 3
Filtr 4

---