POLITECHNIKA CZĘSTOCHOWSKA

W CZĘSTOCHOWIE

Instytut Fizyki

Ćwiczenie nr 14

TEMAT: Pomiar promieni krzywizny soczewki płasko - wypukłej metodą pierścieni Newtona.

I. Wstęp teoretyczny.

Interferencja jest to zjawisko nakładania się fal prowadzące do ich wzajemnego wzmocnienia w jednym miejscu lub wygaszenia w innym, pod warunkiem zachowania stałej różnicy faz. Nie można tego osiągnąć korzystając z dwu różnych źródeł światła. Różnica faz występuje na skutek różnicy dróg optycznych (iloczyn drogi geometrycznej i bezwzględnego współczynnika załamania ośrodka) przebywanych przez wiązki. Wynik interferencji zależny jest od różnicy faz spotykających się fal. Jeżeli ta różnica jest równa całkowitej wielokrotności długości fali, wówczas w miejscu spotkania mamy wzmocnienie drgań. Natomiast gdy różnica dróg równa się nieparzystej wielokrotności połowy długości fali, drgania znoszą się - następuje wygaszenie fali (pod warunkiem równości amplitudy).

Jeżeli na cienkie, płaskie, przezroczyste płytki będą padały fale spójne wówczas nastąpi interferencja pomiędzy falami odbitą od górnej powierzchni płytki i odbitą, po załamaniu wewnątrz płytki od jej dolnej powierzchni.

Różnica dróg optycznych zależy od:

• grubości płytki

• kąta padania promieni

• długości fali

według wzoru:

gdzie: d - jest grubością płytki

Zauważamy, że różnica dróg optycznych zależy od grubości płytki i kąta padania promieni.

Dzięki tej własności możemy obserwować zjawisko powstawania pierścieni Newtona, w którym występuje zmienna grubość płytki. Ten sam wynik interferencji będzie występował w tych miejscach, gdzie grubość płytki jest taka sama - powstaną wówczas prążki na przemian jasne i ciemne i nazywają się prążkami równej grubości. Jeżeli płytka jest dokładnie płaskorównoległa, a fale świetlne padają na nią pod różnymi kątami , wówczas każdy prążek będzie odpowiadał określonemu kątowi padania. Prążki te nazywamy prążkami jednakowego nachylenia.

Wyżej wspomniane pierścienie Newtona można uzyskać za pomocą płasko - równoległej płytki szklanej i soczewki płasko wypukłej o dużym promieniu krzywizny oświetlonych światłem monochromatycznym.

Między płytką i soczewką występuje cienka warstwa powietrza, której grubość stopniowo wzrasta od środka układu do jego brzegów.

Pierścienie powstają w wyniku interferencji promieni odbitych od powierzchni sferycznej I i powierzchni płaskiej II co przedstawia schematyczny rysunek.

Powstające pierścienie Newtona:

Wzór umożliwiający obliczenie promienia krzywizny:

gdzie:

r_m., r_n - promienie m - tego i n - tego promienia

II. Tabela pomiarowa

Numer pierście-nia K

Wskazania mikrometru

rk=(l-p)/2 [mm]

m.,n

 [mm]

R [mm]

Rśr[mm]

w lewo [mm]

w prawo [mm]