Теория метода и описание установки. В данной работе используются полосы равной толщины

В данной работе используются полосы равной толщины. Если на плоскопараллельную стеклянную пластину положить выпуклой стороной плосковыпуклую линзу большого радиуса кривизны, то между ними возникает тонкий воздушный зазор, играющий роль тонкой пленки. Интерференционные полосы, возникающие в такой системе при нормальном падении света, имеют вид концентрических окружностей (колец); они называются кольцам Ньютона.

О

R

A

Рис. 2

Рассчитаем радиусы темных и светлых колец. Из рисунка 2 имеем:

или, т.к. , (1)

Оптическая разность хода интерферирующих лучей равна:

или, т.к. (воздух),

(2)

Темные кольца (минимумы света) образуются при условии:

(3)

Светлые кольца (максимумы света) образуются при условии:

(4)

Решая совместно уравнения (1), (2), (3) и (4), получим формулы для расчета радиусов темных и светлых колец в отраженном свете

(5)

(6)

Измеряя радиусы темных (или светлых) колец Ньютона и зная длину волны света, можно найти радиус кривизны R линзы:

или, так как ,

где D – диаметр кольца,

(7)

Однако формула (7) не может быть применена для расчета радиуса R кривизны линзы. Действительно, поскольку на поверхности даже очищенного стекла всегда присутствуют пылинки, то стеклянная линза не примыкает плотно к плоскопараллельной пластине, а между ними имеется незначительный зазор. Вследствие зазора возникает дополнительная разность хода. Величина зазора не может быть измерена непосредственно, но ее можно исключить.

Для этого формулу (7) запишем в виде для к-того и -ного колец:

отсюда

, (8)

где и - номера темных интерференционных колец.

Таким образом, измерив диаметры темных интерференционных колец и зная длину волны света, можно вычислить радиус кривизны линзы.

Схематически установка показана на рис. 3.

2 1

S

Рис. 3

Источником света S служит лампа накаливания, свет от которой проходит через светофильтр 1 и падает на полупрозрачную пластинку 2. После отражения от пластинки свет падает на установку, состоящую из плосковыпуклой линзы и плоскопараллельной пластины 4. Интерференционная картина (кольца Ньютона) наблюдается через линзу 5.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: