AKADEMIA TECHNICZNO-HUMANISTYCZNA

W BIELSKU - BIAŁEJ

WYDZIAŁ NAUK O MATERIAŁACH I ŚRODOWISKU

ROK I., SEM. II.

SPRAWOZDANIE Z LABORATORIUM FIZYKI.

Temat :

Wyznaczanie długości fali świetlnej metodą pierścieni Newtona.

Wykonali:

Cel ćwiczenia :

Celem ćwiczenia było zapoznanie się ze sposobem wyznaczania długości fali świetlnej metodą pierścieni Newtona .

Wprowadzenie teoretyczne i opis stanowiska doświadczalnego :

W ćwiczeniu wykorzystano następujące przyrządy:

- mikroskop z przesuwanym stolikiem i czujnikiem do pomiaru przesuwu wzdłużnego,

- układ złożony z soczewek,

- szklana płytka płasko równoległa,

- lampa sodowa,

- płytka światło dzieląca.

Światło padając prostopadle na soczewkę płasko-wypukłą częściowo odbija się od jej wewnętrznej powierzchni, częściowo zaś przenika przez cienką warstwę powietrza i odbija się od płytki szklanej (rys.1). Dzięki tej różnicy dróg promienie odbite spotykają się w pobliżu powierzchni soczewki tworzą prążki interferencyjne w kształcie pierścieni, które obserwowane w świetle odbitym mają taką postać jak na rys.2.

Średnice pierścieni zależne są od promienia R krzywizny soczewki oraz od długości fali światła padającego na soczewkę. Zależność ta jest następująca:

gdzie: d_k - średnica k-tego pierścienia

R - promień krzywizny soczewki

k - kolejny numer pierścienia

Interferencją fal nazywamy zjawisko nakładania się fal spójnych (o tej samej częstotliwości) prowadzące do powstania trwałego w czasie rozkładu punktów w przestrzeni wzmocnień i wygaszeń.

Wzmocnienia występują w punktach, dla których różnica dróg dojścia fal jest całkowitą wielokrotnością długości fali :

gdzie: a - współczynnik prostej regresji,

R - promień krzywizny soczewki

Wygaszenia występują w tych punktach, dla których różnica dróg dojścia fal jest nieparzystą wielokrotnością połowy długości fali :

Praktyczne wykonanie ćwiczenia :

Włączono zasilacz lampy sodowej, następnie odczekano kilka minut do nagrzania lampy. Ustawiono lampę w odległości 5:10 cm od stolika mikroskopu. Ostrość mikroskopu ustawiono na górną powierzchnię płytki pod soczewką. Przesuwając stolik mikroskopu z układem optycznym, ustawiono obraz pierścieni centralnie w polu widzenia. Zwierciadło mikroskopu zostało wyłączone z biegu promieni światła sodowego. Zmierzono średnicę pierwszych 16 pierścieni. Pomiary średnic przeprowadzono indywidualnie dla poszczególnych pierścieni (wariant I ) oraz dla całej serii, odczytując kolejno współrzędne skrajnych punktów pierścieni wpierw po jednej, a następnie po drugiej, przeciwległej stronie obrazu (wariant II ).

Wyniki pomiarów oraz obliczeń :

Zestawienie pomiarów dla wariantu I :

k -	a1 [ mm ]	a2 [ mm ]	dk [ mm ]	dk^2 [ mm^2]
1	0	2.39
2	0.035	2.36
3	0.06	2.33
4	0.10	2.29	2.39	5.7121
5	0.15	2.26	2.325	5.405625
6	0.19	2.23	2.27	5.1529
7	0.24	2.19	2.19	4.7961
8	0.29	2.15	2.11	4.4521
9	0.34	2.11	2.04	4.1616
10	0.39	2.07	1.95	3.8025
11	0.47	2.03	1.86	3.4596
12	0.57	1.98	1.77	3.1329
13	0.62	1.93	1.68	2.8224
14	0.69	1.88	1.56	2.4336
15	0.74	1.82	1.41	1.9881
16	0.79	1.75	1.31	1.7161
a = -3.361E-01 [mm^2 ] ; Δa = 6.7E-03 [mm^2] b= 6.8382+00 [mm^2 ] ; Δb= 7.7E-0.2 [mm^2]

Wyniki obliczeń wykonanych przy pomocy komputera:

a=-3,361E-01 [mm²]

Δa=6,7E-03[mm²]

b=6,8382+00 [mm²]

Δb=7,7E-0,2 [mm²]

λ=655,74 [nm]

Wyniki obliczeń wykonanych przy użyciu wzorów zamieszczonych w instrukcji:

λ= a / 4R = 656 [nm]

Δλ= Δa / 4R = 10,1 [nm]

R=0,122 [m]

Parametry prostej regresji :

Wyniki obliczeń wykonanych przy użyciu

wzorów zamieszczonych w instrukcji:

a=0,297 [mm²]

Δa=0,009 [mm²]

b= -0,4049 [mm²]

Δb=0,18 [mm²]

λ= a / 4R = 608,6 [nm]

Δλ= Δa / 4R = 18,4 [nm]

R=0,122 [m]

---