Обробка результатів експерименту та їх аналіз. 1. За формулою (7) обчислити довжину хвилі λ.
1. За формулою (7) обчислити довжину хвилі λ.
2. Результати обчислень занести в таблицю.
3. Обчислити похибки вимірювань λ і занести їх в таблицю.
Контрольні запитання для допуску
До виконання лабораторної роботи
1. Мета роботи.
2. Як побудована біпризма Френеля? Як за допомогою біпризми Френеля з одного точкового джерела світла можна одержати два когерентних джерела?
3. Як можна одержати геометричну різницю ходу двох променів в системі біпризма Френеля?
4. Що таке інтерференція світла? Запишіть та поясніть умови максимуму і мінімуму інтерференції світла?
5. Наведіть приклади одержання когерентних джерел світла. Як були отримані когерентні джерелі світла в даній роботі?
6. Яке практичне використання має явище інтерференції світла?
Контрольні запитання для захисту лабораторної роботи
1. Запишіть і поясніть кінцеву формулу для визначення довжини світлової хвилі.
2. Як практично знаходиться відстань між інтерференційними мінімумами в цій роботі?
3. Як була виміряна відстань між уявними когерентними джерелами S1 і S2?
4. Як можна оцінити похибки вимірювань в даній лабораторній роботі?
Лабораторна робота № 5.5
Визначення довжини світлової
Хвилі за допомогою кілець Ньютона
Мета роботи: вивчити явище інтерференції світла на прикладі кілець Ньютона; освоїти методику вимірювання довжини світлових хвиль за допомогою цього методу .
Прилади і матеріали: установка для спостерігання кілець Ньютона, що складена на базі інструментального мікроскопа, джерело світла, світлофільтр.
Теоретичні відомості
Кільця Ньютона мають форму кільцевих інтерференційних смуг, що виникають у повітряному шарі між плосковипуклою лінзою великого радіуса і плоскою скляною пластинкою. Якщо освітити систему монохроматичним світлом, світлові хвилі, що відбиваються від верхньої та нижньої границь повітряного шару, є когерентними. Внаслідок їх інтерференції на поверхні шару у відбитому світлі спостерігається ряд світлих і темних кілець з центром у точці дотику лінзи і скляної пластинки (рис. 1).
Рис. 1
При спостереженні кілець Ньютона у відбитому світлі центральна пляма буде темною, тому що в цьому випадку геометрична різниця ходу променів дорівнює нулю і втрачається півхвилі при відбитті від плоскої скляної пластинки. У світлі, що проходить, завжди виникає інтерференційна картина, що доповнює ту, яка з'являється у відбитому світлі.
Рис. 2
При освітленні системи білим світлом спостерігаються райдужні кільця Ньютона. Різниця ходу променів, що утворюють k-те темне кільце Ньютона, дорівнює подвоєній товщині повітряного шару плюс 
(при відбитті світла від скляної пластинки фаза хвилі змінюється на ):
(1)
Умова мінімуму 
.
Таким чином, умова виникнення темних кілець Ньютона виражається рівнянням:
. (2)
Виразимо dk через радіус кривизни R лінзи і радіус темного кільця rk . З ∆ВОА маємо
, (3)
або
.
Якщо R >> d, то
. (4)
Зіставивши (2) і (4), одержимо
(5)
Однак формула (5) не може бути використана для визначення довжини хвилі. Це пояснюється тим, що між лінзою і скляною пластинкою в дійсності є незначний проміжок товщиною α, який практично неможливо виміряти. Внаслідок цього виникає додаткова різниця ходу променів 2α.
Тому умова виникнення темних кілець, приймає вигляд:
,
або
.
Підставивши вираз, що одержали в (4), знайдемо
. (6)
Хоч величину α неможливо виміряти безпосередньо, її можна виключити таким чином. Радіус m-го темного кільця Ньютона відповідно (6) дорівнює
. (7)
Віднімемо від виразу (7) вираз (6):
.
Звідси
,
або
. (8)
Отже, знаючи радіус кривизни лінзи і радіуси rm і rk темних інтерференційних кілець, можна обчислити довжину світлової хвилі λ.
Схема установки зображена на рис. 3.
S – джерело світла,
K – монохроматичний світлофільтр, що пропускає світло, довжина якого вимірюється,
L1 – лінза, що направляє світло на напівпрозору пластинку M,
E – скляна пластинка,
L – плоско-випукла лінза,
D – мікроскоп.
Хід роботи
1. Ввімкнути джерело світла. Одержати в полі зору окуляра мікроскопа чітке зображення інтерференційної картини.
2. Пересуваючи столик за допомогою мікрометричного пристрою, сумістити центр інтерференційної картини з візирною міткою окуляра.
3. Виміряти діаметри відповідно 5, 7 і 11 темних кілець. Вимірювання повторити 3 рази для кожного з кілець по взаємо перпендикулярних напрямках.
4. Результати вимірювання записати в таблицю.