Кільця ньютона

Мета роботи: Придбати навички роботи з установкою “Кільця Ньютона”, визначення довжини хвилі по інтерференційній картині.

Прилади та матеріали: прилад для спостерігання кілець Ньютона, червоний світофільтр.

Загальні відомості

Кільця Ньютона представляють собою інтерференцію в тонких плівках, точніше смуги рівної товщини у вигляді кіл. Вони створюються при накладанні лінзи випуклою поверхнею радіусаR на плоску скляну поверхню (рис. 1).

Біля місця доторкання знаходиться тонкий шар повітря. Інтерференція з’являється в результаті накладання променів 1 і 2, відбитих від двох близьких поверхонь, або 3 і 4, заломлених через дві близькі поверхні.

Вимірювальна установка сконструйована на базі мікроскопу, в якому освітлення і спостерігання відбувається знизу, а прибор “Кільця Ньютона” розміщений зверху (рис. 2). Світло від освітлювача 1 приводиться конденсором 2 в паралельний пучок, проходить через фільтр 3, відбивається від напівпрозорого дзеркала 4, проходить через об’єктив 5, освітлюючи прибор “Кільця Ньютона” 6. Відбите світло знову проходить через об’єктив 5, через напівпрозоре дзеркало 4, за допомогою поворотної призми 7 направляється в окулярний мікрометр 8, попадає в око, даючи збільшене зображення кілець Ньютона. Визначення довжини хвилі зводиться до вимірювання радіусів кілець Ньютона.

Дійсно, між відбитими променями 1 і 2 (рис. 1) створюється різниця ходу , деn=1 (для повітря). Так як промінь 1 відбивається в точці К від більш густішого середовища, то з’являється додаткова різниця ходу .

Отже

Так як товщина повітряного прошарку складає декілька мікрон, то з точністю можна прийняти: , де в – товщина прошарку повітря.

Таким чином: ; (1).

З трикутника АОС маємо: , деr – радіус кільця, R – радіус лінзи.

Так як R >> в, то можна записати: (2).

Умови максимуму інтерференції (світле кільце): ,k = 1, 2, 3 . . . (3).

Підставимо (2) і (3) в (1): .

Звідси радіус світлого кільця: (4).

Для темного кільця: .

Тоді радіус темного кільця: (5).

Із-за того, що пластинка прилягає не щільно до лінзи, отримують більш правильний результат знаходження R або , якщо використовувати різницю радіусів двох кілець r_m і r_n, m і n – цілі числа. Тоді формула (4) прийме вигляд:

(6).

Порядок роботи.

1. Провести відлік по мікрометру.

2. Результати занести в таблицю 2.

3. Обчисліть по формулі (6), використовуючи R з завдання I.

Таблиця 2

вліво	вправо		Rс		c
x4=	х’4=	r4=		3,4=
x3=	х’3=	r3=		2,3=
x2=	х’2=	r2=		1,2=
x1=	х’1=	r1=

Визначення показника заломлення рідких речовин

з допомогою інтерферометра Релея

Прилади і матеріали: інтерферометр Релея, дистильована вода, розчин спирту (5% і 10%).

Мета роботи : познайомитись з принципом робти інтерферометра Релея, визначити показник заломлення .