Методика эксперимента и описание установки. Методическое обоснование работы.
Полосы, возникающие при интерференции света в тонких пленках, толщина которых неодинакова в разных местах, получили название полос равной толщины. Классическим примером полос равной толщины являются кольца Ньютона. Их можно наблюдать от тонкой клиновидной прослойки, образованной параллельной пластинкой и соприкасающейся с ней выпуклой линзой с большим радиусом кривизны поверхности (рис.2).
При наклонном падении света полосы равной толщины имеют вид эллипсов, при нормальном падении света – концентрических окружностей с центром в точке соприкосновения линзы с пластинкой.
Общий вид установки по изучению интерференции света в тонких пленках показан на рис. 3, где
1–окуляр с наводной на резкость измерительной шкалы;
2 – объектив;
3 – столик с измеряемой линзой.
4 – измеряемая линза;
5 – ручка перемещения линзы вперед-назад;
6 – осветитель с цветными источниками света.
7 – движок перемещения столика вверх-вниз (для наводки на резкость колец);
8 – ручка перемещения линзы вправо-влево;
9 – подставка.
Рис. 3
Оптическая схема наблюдения колец Ньютона представлена на рис. 4, где
1 – источник света; 2 – коллиматорная линза; 3 – полупрозрачное зеркало;
4 – окуляр микроскопа; 5 – объектив микроскопа; 6 – исследуемая линза;
7 – стеклянная пластинка; 8 – вид колец Ньютона.
Исследуемая линза 6 и плоская пластина 7 размещены на столике микроскопа 3 (рис. 3). Точка соприкосновения сферической поверхности линзы с пластинкой должна лежать на оптической оси микроскопа. Освещение производится монохроматическим светом, испускаемым цветными светодиодами (четыре светодиода на длины волн 470 нм, 525 нм, 590 нм, 660 нм), и светом, близким по своему спектральному составу к белому свету, который испускается отдельным светодиодом. При включении белого светодиода в отраженном свете наблюдается центральное темное пятно, окруженное кольцами чередующихся оттенков от фиолетового до красного. Светодиоды включаются поочередно вращением ручки барабана 6
(рис. 3).
Оптическая схема наблюдения колец Ньютона представлена на рис. 4, где
Рис.4
1 – источник света; 2 – коллиматорная линза; 3 – полупрозрачное зеркало;
4 – окуляр микроскопа; 5 – объектив микроскопа; 6 – исследуемая линза;
7 – стеклянная пластинка; 8 – вид колец Ньютона.
Свет от источника 1 направляется на полупрозрачное плоскопараллельное зеркало, расположенное в тубусе микроскопа. Микроскоп фокусируется на поверхность пластинки 7. Для измерения радиусов (диаметров) колец используется шкала, помещенная в окуляре 4. Цена одного деления шкалы . Тогда радиус кольца m-го порядка , где – число делений, на которых укладывается радиус кольца m-го порядка.
Диаметр такого кольца . Здесь – число делений, на которых укладывается диаметр кольца m-го порядка.
Преобразуем формулу (26) для определения радиуса кривизны рабочей линзы к виду
. (27)