Sprawozanie z ćwiczenia laboratoryjnego numer 25:

ZJAWISKO INTEFERENECJI ŚWIATŁA, PIERŚCIENIE NEWTONA, INTERFEROMETR MICHELSONA

Badane w doświadczeniu zjawisko powstawania pierścieni Newtona na soczewce ma na celu wyznaczenie promienia krzywizny soczewki.

Pierścienie Newtona są efektem interferencji [ czyli superpozycji fal ] światła. Warunkiem wzmocnienia fali jest, aby różnica dróg promieni była równa wielokrotności długości fali:
.

Dwie koherentne fale światła powstają wskutek odbicia jednego promienia od wypukłej strony soczewki, a drugiego od górnej powierzchni szklanej płytki. Promienie te, nakładając się na siebie, na przemian tworzą jasne obszary wzmocnionej fali, i ciemne promienie fali wygaszonej [ czyli pierścienie Newtona ].

Dokonaliśmy pomiarów promieni pierścieni Newtona idąc od kolejno od strony lewej, prawej, oraz w góry i dołu, co pozwala nam wyznaczyć właściwą długość ich promieni, którą to wartość łączy długością promienia krzywizny soczewki wzór:
, gdzie
.

Interferometr Michelsona

A) źródło światła

B) zwierciadło

C) półprzepuszczalne zwierciadło

D) zwierciadło

E) wykrywacz

Interferometr Michelsona jest urządzeniem pozwalającym na otrzymanie obrazu interferencyjnego światła monochromatycznego poprzez uzyskanie różnicy długości dróg promieni na skutek przejścia jednego z promieni przez półprzepuszczalne lustro, i następny powrót i odbicie go na ekran, podczas gdy drugi promień trafia na ekran bezpośrednio po odbiciu od półprzepuszczalnego lustra.

Pozwala on na znalezienie długości fali nieznanego źródła światła korzystając z zależności
, gdzie d jest różnicą dróg optycznych.

Opracowanie wyników pomiarów dla pierścieni Newtona.

Zależność
dla światła monochromatycznego lampy sodowej o długości fali λ=589,3 nm.

Aproksymacja liniowa zależności
w programie Origin dała następujące wyniki:

.

Określenie promienia krzywizny pozwala na obliczenie długości fali światła barwy czerwonej i zielonej.

Zależność
dla filtra zielonego:

Odczytana wartość współczynnika kierunkowego prostej, będąca długością fali światła filtra zielonego, wynosi

Zależność
dla filtra czerwonego:

Odczytana wartość współczynnika kierunkowego prostej, będąca długością fali światła filtra zielonego, wynosi
.

Otrzymane wyniki mieszczą pokrywają się z danymi encyklopedycznymi, według których zakres długości fal wynosi:

490-560 [nm] dla światła zielonego [ otrzymano
]

630-780 [nm] dla światła czerwonego [ otrzymano
]

Opracowanie wyników pomiarów dla interferometru Michelsona

Wykonano 21 pomiarów, w siedmiu seriach, każda po trzy pomiary na odcinku 0,3 [mm] jedna, a następnie kolejne trzy pomiary w przeciwną stronę, aby zapobiec wyjściu poza zakres śruby.

Pomiary te dały średnią 88,67 zliczeń na odcinek pomiarowy 0,3 [mm]. Korzystając z zależności
możemy wyznaczyć długość fali nieznanego źródła:

Otrzymana długość fali
odpowiada zakresowi długości fali światła czerwonego. Potwierdza to poprawne wykonanie ćwiczenia, ponieważ światło lasera używanego w doświadczeniu miało barwę czerwoną.

---