Технология определения кривизны оптических поверхностей и длины световой волны. Кольца Ньютона
Автор: kameliya_vish • Декабрь 10, 2022 • Лабораторная работа • 895 Слов (4 Страниц) • 182 Просмотры
ПЕРВОЕ ВЫСШЕЕ ТЕХНИЧЕСКОЕ УЧЕБНОЕ ЗАВЕДЕНИЕ РОССИИ
[pic 1]
МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ
РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего образования
«САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»
Кафедра общей и технической физики
ОТЧЕТ
по лабораторной работе №12
По дисциплине Физика
(наименование учебной дисциплины согласно учебному плану)
Тема работы: Технология определения кривизны оптических
поверхностей и длины световой волны. Кольца Ньютона.
Выполнила: студент гр. ЭРС-20-1 Кулмаматова К.А.
(шифр группы) (подпись) (Ф.И.О.)
Проверил:
(должность) (подпись) (Ф.И.О.)
Санкт-Петербург 2021
Цель работы: изучить явление интерференции света; определить радиус кривизны плоско-выпуклой линзы при наблюдении колец Ньютона в монохроматическом свете известной длины волны; определить неизвестную длину волны монохроматического света при заданном радиусе кривизны линзы.
Краткое теоретическое содержание:
Явление, изучаемое в работе: интерференция света.
Основные понятия и определения:
- Согласно волновой теории, свет – это электромагнитная волна, причем составляющая этой волны – напряженность электрического поля [pic 2] (световой вектор) – ответственна за большинство наблюдаемых оптических явлений.
- Основные параметры волны. Длина волны – расстояние между двумя ближайшими друг к другу точками в пространстве, в которых колебания происходят в одинаковой фазе. Частота волны – число ее максимумов, проходящих за одну секунду через фиксированную точку. Амплитуда – наибольшее отклонение волны.
- Монохроматическая волна – это такая волна, которая описывается не меняющимися со временем основными параметрами: амплитудой, длиной, частотой и начальной фазой. Монохроматическая волна – идеализация и не выполняется в реальных условиях.
- Интерференция света – это явление, называемое также сложением волн, при котором происходит перераспределение энергии светового потока в пространстве, в результате чего в одних местах возникают максимумы, а в других – минимумы интенсивности. Суперпозиция волн приводит к возникновению интерференционной картины, но только при следующих условиях: волны когерентны (разность начальных фаз φ2-φ1=const); волны имеют одинаковую циклическую частоту (ω1=ω2=ω); волны имеют одинаковую поляризацию вектора [pic 3] ([pic 4]‖[pic 5]).
- Оптическая разность хода – это разность оптических путей двух волн. Произведение геометрического пути в среде на ее абсолютный показатель преломления называется оптическим путем.
- Оптическая разность фаз показывает, на сколько отличаются фазы двух волн одной частоты.
- Кольца Ньютона или “полосы равной толщины” при нормальном падении монохроматического света на плоскую поверхность линзы в отраженном свете представляют собой чередование концентрических темных и светлых колец.
Законы и соотношения:
- Вектор напряженности [pic 6] зависит от координат и времени согласно выражению:
В/м, где – циклическая частота, рад/с; – волновой вектор ( – волновое число), м-1; φ – начальная фаза, рад; T – период, с; λ – длина волны, нм.[pic 7][pic 8][pic 9][pic 10]
- Результирующее колебание в точке [pic 11] в данный момент времени t, возникающее при сложении двух световых волн, приходящих их разных точек [pic 12] и [pic 13], есть:
[pic 14]
- Интенсивность световой волны I пропорциональна квадрату ее амплитуды [pic 15], т.е. I ~[pic 16]
[pic 17] или [pic 18]
- Условие максимума (cosΔφ=1):
[pic 19] m=0, 1, 2… и тогда [pic 20]
- Условие минимума (cosΔφ=-1):
[pic 21] m=0, 1, 2… и тогда [pic 22]
Схема установки:[pic 23]
[pic 24]
Основные расчетные формулы:
- Расчет радиуса кривизны линзы, м:
, где rmin1 – радиус кольца Ньютона при наблюдении минимума, измеренный в произвольном направлении, мм; m – порядок кольца; – длина волны, нм.[pic 25][pic 26]
...