Nr ćw. 305 |
23.01 1996
|
Krzysztof Misiewicz |
Wydział Elektryczny |
Semestr III |
Grupa nr wtorkowa godz.8.00 |
mgr Ewa Chrzumnicka |
Przygotowanie |
Wykonanie |
Ocena ost. |
„Wyznaczanie długości fali świetlnej za pomocą pierścieni Newtona”
Kołowe pierścienie interferencyjne, zwane pierścieniami Newtona, powstają, gdy równoległa wiązka światła pada na układ złożony z dokładnie płaskiej płyty szklanej oraz leżącej na niej soczewki o promieniu krzywizny R (rys. obok).
Między soczewką i płytą znajduje się warstwa powietrza o grubości d wzrastającej ze wzrostem odległości od osi układu.
Obraz interferencyjny powstaje w wyniku nałożenia promieni odbitych od dolnej powierzchni soczewki i od górnej powierzchni płyty.
Różnica dróg geometrycznych obu promieni wynosi 2d. Dla obliczenia dróg optycznych przyjmujemy, że współczynnik załamania powietrza jest równy jedności, a także uwzględniamy fakt, że odbiciu od ośrodka gęstszego towarzyszy zmiana fazy o
, czemu odpowiada dodatkowa różnica dróg
.
Biorąc powyższe pod uwagę możemy napisać warunek powstania jasnego pierścienia interferencyjnego.
(1)
Na podstawie rysunku możemy grubość warstwy powietrznej przez promień pierścienia interferencyjnego
(2).
Jeżeli a/R<<1, to można powyższe wyrażenie przedstawić w postaci
(3).
Łącząc powyższe równanie z równaniem (1) otrzymamy
(4).
Otrzymane równanie określa promienie jasnych prążków interferencyjnych.
W miejscu zetknięcia się soczewki z płytą tworzy się bardzo cienka warstwa powietrza, o grubości wielokrotnie mniejszej od długości fali. Różnica dróg optycznych powstająca między promieniami w tym punkcie jest skutkiem jedynie straty połowy długości fali przy odbiciu od płyty. W rezultacie wynosi ona
- w środku obrazu interferencyjnego obserwujemy ciemne pole.
Jeżeli układ oświetlamy światłem białym, powstają barwne pierścienie, które przy wyższych rzędach m zachodzą na siebie.
Przebieg ćwiczenia
1. Zapalić lampę sodową (lub inną, dającą widmo dyskretne) i oświetlić układ.
2. Za pomocą śrub przesuwu stolika doprowadzić do pokrycia się skrzyżowania nici pajęczych ze środkiem ciemnego prążka zerowego rzędu.
3. Przesuwając stolik tylko w kierunku X znaleźć położenia co najmniej pięciu jasnych pierścieni po prawej
i po lewej
stronie punktu centralnego.
Uwaga:
Pierścienie niskich rzędów są dość szerokie, tak, że położenie ich środka jest obarczone dużym błędem; Dokładniejsze wyniki uzyskamy mierząc pierścienie wyższych rzędów.
4. Wyznaczyć długość fali świetlnej z przekształconego wzoru (4)
(5),
gdzie
jest promieniem pierścienia rzędu m, obliczamy go jako połowę różnicy położeń
.
Uwaga:
Promień soczewki wchodzącej w skład doświadczenia wynosi .
nr prążka |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1