Kierunek: I Inż. Środowiska	Imię i nazwisko: Martina Świerc	Data: 2.03.2010r.
Nr ćwiczenia 1	Temat: Pomiar długości fali świetlnej na podstawie interferencji w układzie optycznym do otrzymania pierścieni Newtona.	Ocena:

I Uwagi:

II Wprowadzenie:

Dla fal elektromagnetycznych, tak samo jak dla fal sprężystych spełniona jest zasada superpozycji fal. Zasada ta mówi, że fale rozchodzą się w przestrzeni niezależnie od siebie. Superpozycja dwu lub więcej fal harmonicznych o tych samych częstościach pozwala na sumowanie ich w każdym punkcie przestrzeni, w wyniku czego obserwuje się interferencję. Obraz interferencji dwóch fal można obserwować tylko wtedy, gdy różnice faz między tymi falami są stałe w czasie obserwacji. Fale takie nazywamy spójnymi. Spójne wiązki światła można otrzymać rozdzielając na dwie wiązki światło wysyłane przez niewielki obszar źródła rozciągłego. Każdy ciąg falowy ulega przy tym rozdzieleniu na dwa ciągi falowe wchodzące w skład dwu różnych wiązek. Ciągi te są ze sobą spójne i mogą dać stały obraz interferencyjny, niezależnie od tego, przez który atom i w jakiej chwili zostały wysłane. Obraz powstający na ekranie w wyniku interferencji spójnych wiązek światła monochromatycznego jest taki, jak gdyby interferowały proste fale harmoniczne. 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. Monochromatyczne promienie równoległe, padające prostopadle na płaską powierzchnię soczewki przechodzą przez szkło i częściowo ulegają odbiciu od powietrza, a częściowo przechodzą dalej przez warstwę powietrza, ulegają odbiciu od płytki szklanej i wracają do obserwatora.

Rozdzielenie wiązki światła na dwie wiązki zawierające po jednej części każdego ciągu falowego uzyskuje się m.in. w układzie do otrzymania pierścieni Newtona.

Długość fali obliczamy ze wzoru:

gdzie: r_m-promień pierścienia kolejnego,

r_n-promień pierścienia wcześniejszego,

R-promień krzywizny soczewki,

m,n-rzędy pierścieni ciemnych.

III Wykonanie ćwiczenia:

Zadaniem wykonującego ćwiczenie jest pomiar długości fali świetlnej światła monochromatycznego, które uzyskuje się przez wydzielenie z wiązki światła białego, oraz wąskiego przedziału długości fal przy użyciu filtrów interferencyjnych. Dlatego ćwiczenie to dzieli się na dwie części:

1. Wyznaczenie promienia krzywizny soczewki:

Promień krzywizny soczewki wyznacza się przy oświetleniu monochromatyczną wiązką światła znanej długości fali (589nm), otrzymywaną z palnika sodowego. 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.

Metodą regresji liniowej wyznaczamy współczynnik kierunkowy a prostej z zależności r_n²=f(n).

Promień krzywizny R soczewki wyliczamy z zależności:

gdzie: λNa=589*10^-9m.

2. Wyznaczanie długości fali światła monochromatycznego otrzymanego przy użyciu filtrów interferencyjnych.

W tej części ćwiczenia używamy lampki mikroskopowej z żarowym źródłem światła, a następnie między nim a oświetlaczem umieścić filtr interferencyjny. Patrząc przez mikroskop obserwujemy pierścienie Newtona w postaci barwnych widm światła białego. Wyniki pomiarów zapisujemy w tabelce pomiarów.

IV Obliczenia:

• Promień krzywizny soczewki R dla lampy sodowej: a=λ_Na*R =>

a=0,27 [mm]

R=458,40 [mm]

• długość fali λ dla filtru 1 za pomocą wzoru:

Δλ_i=|λ_i-λ|

λ₁=832,53 Δλ=67,89

λ₂=733,13

λ₃=659,90

λ₄=635,70

λ₅=629,20

_śrλ=698,09

λ=(698,09 ± 67,89) [nm]

• długość fali λ dla filtru 2:

λ₁=832,53

λ₂=682,41

λ₃=659.90

λ₄=649,38

λ₅=635,27 Δλ=56,25

_śrλ=691,90

λ=(691,90 ± 56,25) [nm]

• długość fali λ dla filtru 3:

λ₁=589,01

λ₂=541,16

λ₃=567,41 Δλ=25,32

_śrλ=565,86

λ=(565,86 ± 25,32) [nm]

• długość fali λ dla filtru 4:

λ₁=922,52

λ₂=807,19

λ₃=785,34 Δλ=56,11

_śrλ=838,35

λ=(838,35 ± 56,11) [nm]

• niepewność standardowa:

Δ_dr=0,01

Δ_er=0,03

u(r_n)=0,0183 [mm]

0,000333 [mm]

V Wykres:

[Załącznik 1]

VI Tabela pomiarów:

[Załącznik 2]

VII Wnioski:

W otrzymanych wynikach pomiaru długości fali i promienia krzywizny soczewki wystąpiły błędy które mogą wynikać z:

1. niedokładnego odczytu z mikrometra,

2. błędnego ustawienia mikroskopu (niemożność dokładnego określenia środka pierścieni)

Doświadczenie to wymaga wielkiej dokładności i łatwo o pomyłkę wynikającą z braku skupienia lub nieodpowiedniej obsługi sprzętu. Na podstawie tego doświadczenia można obliczyć długość fali światła o odpowiednim kolorze przez zastosowanie odpowiedniego filtra, który tą barwę oddziela od pozostałej części fal składających się na wiązkę światła białego

---