- •Практикум по оптике и атомной физике
- •Содержание
- •9. Приложение. Изучение нониусов……………………………………...…57 работа 1 определение постоянной в законе стефана-больцмана при помощи оптического пирометра.
- •Краткая теория.
- •Экспериментальная часть. Описание установки и оптического пирометра
- •Выполнение работы
- •Контрольные вопросы
- •Работа № 2 изучение внешнего фотоэффекта
- •Краткая теория
- •Описание установки.
- •Выполнение работы
- •2. Вычисление работы выхода электронов.
- •Краткая теория
- •2. Оптическая активность.
- •Определение удельного вращения кварца с помощью поляриметра
- •Устройство и принцип работы поляриметра
- •Выполнение работы
- •Контрольные вопросы
- •Работа № 4(6) определение показателей преломления жидкостей с помощью рефрактометра
- •Краткая теория
- •Учитывая (1), закон преломления можно записать в виде
- •Принцип действия рефрактометров
- •Определение показателей преломления жидкостей с помощью рефрактометра рду
- •В ыполнение работы
- •С помощью колец ньютона
- •В местах встречи волн колебания среды, вызванные каждой из волн, складываются друг с другом (можно сказать: волны складываются)
- •Интерференцией света
- •Интерференция света, отраженного от прозрачных пленок
- •Кольца Ньютона
- •Подставляя значение d в уравнение (11),получим:
- •Выполнение работы
- •Контрольные вопросы
- •Работа № 6(9) определение длины световой волны при помощи дифракционной решетки
- •Краткая теория
- •Выполнение работы
- •Контрольные вопросы
- •Работа № 7 (10) изучение работы mohoxpомаtopa и его градуировка
- •Устройстве монохроматора
- •Градуировка монохроматора
- •Выполнение работы
- •Контрольные вопросы
- •Приложение. Изучение нониусов
- •Круговой нониус
Кольца Ньютона
Рассмотрим систему, состоящую из плосковыпуклой линзы, которая
соприкасается своей выпуклой частью с плоской поверхностью хорошо отполированной пластинки (рис.6). Толщина образованной между ними воздушной прослойки растет от центра к краю.
Если теперь на эту систему падает пучок монохроматического света, то световые волны, отраженные от нижней поверхности линзы и верхней поверхности пластинки, будут интерферировать между собой в точке C. При этом в центре будет наблюдаться темное пятно, окруженное рядом концентрических, светлых и черных колец убывающей ширины.
При наблюдении в проходящем свете будет обратная картина: в центре будет светлое пятно, все светлые кольца заменятся на светлые, и наоборот.
Оптическая разность хода лучей в отраженном свете запишется следующим образом:
у = 2 d n + /2, (9)
Один луч сразу отражается в точке В и его фаза не меняется, так как отражение происходит от воздуха в стекло (от оптически менее плотной среды в более плотную), а второй луч дважды проходит воздушную прослойку толщиной d и отражается от стекла в воздух (от оптически более плотной среды в менее плотную). Поэтому фаза луча меняется на , что соответствует дополнительной разности хода /2. Так как показатель преломления воздуха n = 1, то формула (9) запишется:
у = 2 d + /2,
Если в этой разности хода лучей укладывается нечетное число длин полуволн, то при интерференции будет наблюдаться минимум, т.е. условие образования темных колец можно записать как:
2 d + /2 = (2 к + 1) /2, или: 2 d = к, (10)
где к = 0, 1, 2, 3, ….является номером темного интерференционного кольца.
Толщина воздушной прослойки d может быть выражена через радиус R кривизны линзы и радиус rк темного интерференционного кольца с номером к:
rк2 = R2 –( R –d)2.
Если d мало по сравнению с R, то rк2 2Rd (11)
Сравнивая (10) и (11), получим: = rк2/Rк (12)
Однако формула (12) не может быть применена для опытной проверки. Действительно, поскольку на поверхности даже очищенного стекла всегда присутствуют пылинки, то стеклянная линза не примыкает плотно к плоскопараллельной пластинке, а между ними имеется незначительный зазор величиной а. Вследствие зазора возникает дополнительная разность хода в 2а. Тогда условие образования темных колец примет вид:
2 d + /2 + 2а = (2 к + 1) /2, или d = к /2 –а.
Подставляя значение d в уравнение (11),получим:
rк2 2R к /2 – 2 R а (13)
Величина а не может быть измерена непосредственно, но ее можно исключить следующим образом. Запишем (13) для кольца с номером m:
rm2 2R m /2 – 2 R а (14).
Вычитая из выражения (14) выражение (13), получим:
rm2 – rк2 = R( m – к).
Откуда
. (15)
Таким образом, зная радиус кривизны линзы и радиусы rm и rk темных интерференционных колец, можно вычислить длину световой волны .