F-79.DOC

(263 KB) Pobierz
Û¥-1@-€Ö|V$$$$$$$2J|||||.ª|Æa'æ







-4a-$--









Temat æwiczenia:

    WYZNACZANIE PROMIENI  KRZYWIZNY SOCZEWKI 
     I  D£UGOŒCI FALI ŒWIETLNEJ ZA POMOC¥ PIERŒCIENI
     NEWTONA.

Æwiczenie to ma na celu bli¿sze poznanie zjawiska interferencji w klinie optycznym oraz praktyczne zastosowanie go do celów pomiarowych. Doœwiadczenie opiera siê na na zjawisku za³amania i czêœciowego odbicia œwiat³a przy przejœciu wi¹zki œwiat³a przez granicê dwóch oœrodków o ró¿nych wspó³czynikach za³amania. Je¿eli dwie powierzchnie graniczne tworz¹ klin,  to wi¹zki odbite od nich wzajemnie ze sob¹ interferuj¹ . Za przyk³ad mo¿e pos³u¿yæ  powietrzny klin interferencyjny utworzony pomiêdzy dwiema wewnêtrznymi powierzchniami  P1 i P2 p³askorównoleglych p³ytek szklanych.  Fale odbite nak³adaj¹ siê we wszystkich punktach powierzchni P1. Amplitudê zinterferowanej fali okreœla ró¿nica dróg optycznych promieni padaj¹cych - D. Przy za³o¿eniu ¿e k¹t klina jest bardzo ma³y , a równoleg³a wi¹zka œwiat³a monochromatycznego pada na powierzchniê klina prostopadle, mo¿emy obliczyæ ró¿nicê dróg optycznych miêdzy interferuj¹cymi promieniami. Okreœla to zale¿noœæ :                    
                                         OSAD Equation 

gdzie h jest gruboœci¹ klina w danym miejscu .  W miejscach gdzie D   wynosi : 
                                         
                                         OSAD Equation 
                                         
                                         k = 0 , 1 , 2 ,.... n
nast¹pi wygaszenie œwiat³a na skutek interferencji, a dla 

                                         OSAD Equation 
                                         
                                         k=0, 1 ,2,.... n


nast¹pi wzmocnienie œwiat³a. W klinie o p³askich powierzchniach, zaobserwujemy wiêc na  przemian jasne i ciemne pr¹¿ki. Tak zwany pra¿ek zerowy  (k=0) powstaje w miejscu styku obu powierzchni, czyli na krawêdzi klina. Pierwszy (k=1) na wysokoœci  OSAD Equation  itd.
     W klinie takim odleg³oœæ wzajemna pr¹¿ków jest jednakowa i jej wielkoœæ zale¿y od wielkoœci k¹ta klina. Mo¿na to wykorzystaæ do pomiaru k¹ta. Je¿eli nast¹pi³aby deformacja prostoliniowego przebiegu pr¹¿ka, to œwiadczy to o odstêpstwie od p³askoœci powierzchni. Je¿eli jedn¹ z nich przyjmiemy za wzorcow¹ , czyli idealnie p³ask¹, to  z uzyskanego obrazu mo¿na wnioskowaæ o wielkoœci odchy³ki  od p³askoœci powierzchni P2 i dziêki temu mo¿na j¹ zlokalizowaæ.
    Pr¹¿ki interferencyjne naj³atwiej jest zaobserwowaæ umieszczaj¹cna p³askiej p³ytce szklanej wypuk³o-sferyczn¹ soczewkê. Powstaje wówczas miêdzy powierzchni¹ p³ytki, a powierzchni¹ soczewki klin powietrzny o zmieniaj¹cym siê k¹cie. Pr¹¿ki powstaj¹ce w takim klinie maj¹ kszta³t kolisty. Nazywamy je pr¹¿kami Newtona. W miejscu styku soczewki i p³ytki powstaje ciemny (zerowy ) pr¹¿ek, natomiast kolejne pr¹¿ki coraz bardziej siê zagêszczaj¹ , a¿ przestan¹ byæ zauwa¿alne.
    Pr¹¿ki Newtona mo¿na wykorzystaæ do wyznaczania promienia krzywizny soczewki (R) .Trzeba w tym celu znaæ d³ugoœæ fali l u¿ytego  œwiat³a oraz zmierzyæ promieñ (r) dowolnego k-tego ciemnego pr¹¿ka. Promieñ krzywizny soczewki ob licza sioê ze wzoru na promieñ czaszy sferycznej o promieniu podstawy (r) i wysokoœci (h) : 

                                             OSAD Equation    lub  dla r>>h  OSAD Equation 

Wysokoœæ czaszy (h) odpowiadaj¹c¹ k-temu ciemnemu pr¹¿kowi obliczamy ze wzoru :
                                             OSAD Equation 
Ostatecznie otrzymujemy zale¿noœæ :
  
                                            OSAD Equation 

Znaj¹c wiêc d³ugoœæ fali l oraz promieñ k-tego pr¹¿ka ko³owego (r) mo¿na wyznaczyæ promieñ krzywizny soczewki. Do obserwacji u¿ywa siê przyrz¹du jak na rysunku :
   
                    
                   
              


                       t    -  stolik mikroskopu
              P   - p³ytka p³askorównoleg³a
              L0 - badana soczewka
              ob - obiektyw mikroskopu
              Z   - zwierciad³o pó³przepuszczalne
              L1 - soczewka kondensatora
              ok - okular mikroskopu
              O  - oœwietlacz
              F   - filtr   

Jest to mikroskop , na którego stoliku umieszcza siê p³ytkê P i mierzon¹ soczewkê L0 . Poprzez obiektyw s¹ one oœwietlane równoleg³¹ wi¹zk¹ œwiat³a monochromatycznego z oœwietlacza, odbitego od zwierciad³a pó³przepuszczalnego Z umieszczonego nad obiektywem mikroskopu. w okularze znajduje siê krzy¿ celowniczy, który ustawia siê na wybrany obraz pr¹¿ka. Ustawienie takie umo¿liwia przesuwny stolik mikroskopu, którego przesuniêcie jest mierzone poprzez czujnik zegarowy. Dok³adnoœæ tego wskaŸnika - OSAD Equation  m. Nale¿y dokonaæ pomiaru promienia wybranego pr¹¿ka, poprzez odczytanie wskaŸników przesuniêcia lewostronnego i prawostronnego - (al)  i   (ap). Opisuje to zale¿noœæ :  OSAD Equation  
Dziêki znajomoœci d³ugoœci fali œwietlnej , mo¿emy obliczyæ promieñ krzywizny soczewki. Maj¹c ju¿ obliczony promieñ mo¿emy odwróciæ przebieg doœwiadczenia i po przekszta³ceniu wzoru na promieñ obliczyæ nieznan¹ d³ugoœæ fali œwietlnej, wydzielonej z wi¹zki œwiat³a bia³ego poprzez za³o¿enie na oœwietlacz filtra interferencyjnego.

                                             OSAD Equation 

Wyniki pomiarów promienia krzywizny dla  soczewki nr 1.

Wielkoœci mierzone
   OSAD Equation 
   OSAD Equation 
    OSAD Equation 
    OSAD Equation  
    OSAD Equation 
    OSAD Equation 
    R
   DR
    e

Jednostka
OSAD Equation 
OSAD Equation 
OSAD Equation 
OSAD Equation 
OSAD Equation 
OSAD Equation 
OSAD Equation 
OSAD Equation 
   %

1
5,43
5,42
5,56
4,00
4,01
4,13
7,45
0,49
6,5

2
5,68
5,69
5,83
3,74
3,72
3,84
7,44
0,39
5,5

3
5,89
5,90
6,05
3,49
3,49
3,72
7,47
0,25
3,3

4
6,09
6,10
6,24
3,30
3,31
3,48
7,43
0,25
3,3

5
6,25
6,27
6,40
3,14
3,15
3,28
7,47
0,09
1,1

6
6,40
6,42
6,56
3,00
2,99
3,12
7,51
0,24
3,2

7
6,54
6,56
6,70
2,86
2,86
2,99
7,51
0,17
2,2

W. œrednie






7,47
0,08
1



WartoϾ poprawna promienia : R=(7,47- 0,08; 7,47+0,08) OSAD Equation 

Wyniki pomiaru d³ugoœci fali œwietlnej dla soczewki nr1.

Wielkoœci mierzone
   OSAD Equation 
   OSAD Equation 
     OSAD Equation 
    OSAD Equation  
    OSAD Equation 
    OSAD Equation 
    l
   Dl
    e

Jednostka
OSAD Equation 
OSAD Equation 
OSAD Equation 
OSAD Equation 
OSAD Equation 
OSAD Equation 
OSAD Equation 
OSAD Equation 
   %

1
5,43
5,42
5,56
4,00
4,01
4,13
6,32
1,13
18

2
5,68
5,69
5,83
3,74
3,72
3,84
6,30
1,11
17

3
5,89
5,90
6,05
3,49
3,49
3,62
5,71
0,86
15

4
6,09
6,10
6,24
3,30
3,31
3,48
5,34
0,66
13

5
6,25
6,27
6,40
3,14
3,15
3,28
5,16
0,69
14

6
6,40
6,42
6,56
3,00
2,99
3,12
5,00
0,71
14

7
6,54
6,56
6,70
2,86
2,86
2,99
4,97
0,65
14

W. œrednie






5,40
1,20
21


Wartoœæ poprawna d³ugoœci fali : l= (5,4-1,2; 5,4+1,2) OSAD Equation 



Przyk³adowe obliczenia :

     Poniewa¿ na poni¿szych obliczeniach oprzemy siê w dyskusji b³êdów obecnie obliczymy promieñ soczewki nr 1 dla pomiarów 1 pró¿ka .Promieñ 1 pr¹¿ka obliczony na podstawie 3 pomiarów:

(1)   

 





‹‚.ŒÆAAš:qÿÎ78Dèè	$	ÿÿÿ.1 À&MathType°ú-ÝxÝ@û€þSymbol-!D@o!=@V!+@‘û€þÌTimes New Roman Cyr+-ð!2iœ!2@]û€þÌTimes New Roman Cyr÷”-ð!hMû€þSymbol-ð!lû¼"System-ðPthú:^	ÿF6PDèè	H	ÿÿÿ.1 €&MathType°ú-Ý@ÝI@û€þSymbol-!D@o!=@þ!+@‘û€þÌTimes New Roman Cyr-ð!(@€!)@!2@ä!1id!2@áû€þÌTimes New Roman Cyrol-ð!kMWû€þSymbol-ð!lû¼"System-ðï ÿÿÿÿÿÿÿÿÿÿÿÿÿÿÿÿÿÿÿÿÿÿÿÿÿÿÿÿÿÿÿÿÚ:!íž	œèè	9	ÿÿÿ.1À`&MathType@@û€þSymbol-!D@o!=@J!+@‘û€þÌTimes New Roman Cyr-ð!(@Ì!)@-û€þÌTimes New Roman Cyr€-ð!k@0û€þ...
Zgłoś jeśli naruszono regulamin