Міністерство освіти і науки Російської Федерації
Федеральне агентство з освіти
Державна освітня установа вищої професійної освіти
«ІНСТИТУТ КОЛЬОРОВИХ МЕТАЛІВ І ЗОЛОТА» СФУ
Лабораторна робота № 6
Визначення радіуса кривизни лінзи
за допомогою кілець Ньютона
Мета роботи: Визначення радіуса кривизни лінзи R, що входить в пристрій кілець Ньютона, а також оцінка довірчого інтервалу і відносної похибки у визначенні величини R.
Устаткування: Оптична лава, освітлювач, діафрагма, прилад Ньютона, лінза-об'єктив, екран, світлофільтр.
Кільця Ньютона спостерігаються в разі зіткненні опуклою поверхні плоско-опуклою лінзи малої кривизни з плоско-паралельної поверхнею. Повітряний прошарок між площиною і лінзою має змінну товщину, різниця ходу інтерферуючих їх променів залежить від товщини цього прошарку. Чим більше товщина повітряного прошарку, тим більше число спостережуваних кілець.
Кільця Ньютона можуть спостерігатися в відбитому та прохідному світлі.
У відбитому світлі оптична різниця ходу для кілець Ньютона визначають, враховуючи λ / 2, умовою:
У відбитому світлі за умовою утворення максимуму:
Для мінімумів у відбитому світлі:
Так як на екрані виходять збільшені інтерференційні кільця, то спочатку треба розрахувати радіуси дійсних кілець:
Радіуси дійсних кілець розраховують для досвіду з проходять і відбитим світлом. У першому випадку беруть радіуси кілець певного кольору, у другому - радіуси темних кілець за умови, що в досвіді з відбитим світлом використовували фільтр того ж кольору.
Радіус кривизни лінзи, що входить в пристрій кілець Ньютона, визначається теоретично за формулою:
Так як практично важко домогтися ідеального контакту сферичної поверхні лінзи і плоскої пластинки в одній точці внаслідок пружної деформації скла і падіння в місце дотику порошинки, то формулу використовувати безпосередньо не можна: кільцю з номером m в дійсності може відповідати номер (m + p), де p - невідоме ціле число, однакову для всіх кілець. Для виключення числа p обчислення радіуса кривизни треба робити по різниці квадратів радіусу двох кілець:
Вимірюємо радіуси отриманих кілець:
Обчислюємо радіуси дійсних кілець за формулою:
де = 155 мм = 0,155 м; = 445мм = 0,445м.
Після того як ми вирахували дійсні радіуси кілець, обчислюємо радіус кривизни лінзи за формулою: