Определение радиуса кривизны линзы с помощью колец Ньютона

Запустите программу «Открытая физика 1.1». Выберите «Оптика» и «Кольца Ньютона». Нажмите вверху внутреннего окна кнопку с изображением страницы. Прочитайте краткие теоретические сведения. Необходимое запишите в свой конспект.

ЦЕЛЬ РАБОТЫ:

· Знакомство с моделированием явления интерференции света в тонких плёнках.

· Изучение интерференции полос равной толщины в схеме колец Ньютона.

· Определение радиуса кривизны линзы.

КРАТКАЯ ТЕОРИЯ:

Классическим примером полос равной толщины являются кольца Ньютона. Они наблюдаются при отражении света от воздушного зазора, образованного плоскопараллельной пластинкой и соприкасающейся с ней плосковыпуклой линзой с большим радиусом кривизны (рис.7.1).

Рис.7.1

Если на линзу падает пучок монохроматического света, то световые волны, отражённые от верхней и нижней поверхностей воздушной прослойки, будут интерферировать между собой. При этом образуются интерференционные полосы, имеющие форму концентрических светлых и тёмных колец, убывающей ширины.

В отражённом свете оптическая разность хода с учётом потери полуволны будет равна:

, (7.1)

где d - толщина воздушного зазора. Из рисунка 7.1 следует, что

. (7.2)

Учитывая, что d² является величиной второго порядка малости, то из (7.2) получим: . (7.3)

Следовательно,

. (7.4)

В точках, для которых оптическая разность хода равна:

, (7.5)

возникают тёмные кольца. Из формул (7.4) и (7.5) квадрат радиуса k -ого тёмного кольца будет равен:

(7.6)

Формула (8.6) позволяет определить радиус кривизны линзы

.

Вследствие деформации стекла, а также наличия на стекле пылинок невозможно добиться плотного примыкания линзы и пластины в одной точке. Поэтому при определении радиуса кривизны линзы пользуются другой формулой, в которую входит комбинация из двух значений радиусов интерференционных колец r_m и r_n, что позволяет исключить возможный зазор в точке контакта линзы и стеклянной пластины:

. (7.7)