Здавалка
Главная | Обратная связь

Описание метода измерений



Интерференционную картину можно получить следующим образом. Если осветить плосковыпуклую линзу плоской световой волной с большой длиной когерентности (от лазерного источника), то эта волна частично отразится как от передней выпуклой поверхности, так и от задней плоскости поверхности линзы (рис. 2).

Рис. 2. Оптическая схема лучей в линзе,

для получения колец Ньютона

 

Две отраженные волны интерферируют друг с другом, и интерференционную картину в виде концентрических темных и светлых колец можно наблюдать на экране. Эти кольца являются примером полос равной толщины. Радиусы колец rm зависят от радиуса кривизны линзы R и расстояния между линзой и экраном L. Таким образом, если измерить радиусы интерференционных колец и расстояние между линзой и экраном, можно определить радиус кривизны линзы. Поскольку диаметр лазерного пучка обычно много меньше размеров линзы, то при выводе рабочей формулы можно использовать приближение параксиальных лучей, т.е. лучей, проходящих вблизи главной оптической оси линзы. В параксиальном приближении интерференционная картина на экране может рассматриваться как результат интерференции двух сферических волн от источников, расположенных в точках S1 и S2.

Если оптическая разность хода этих лучей до экрана равна целому числу длин волн (mλ), то в какой-либо точке на экране будет наблюдаться максимум интерференционной картины, т.е. светлое кольцо.

Опуская вывод формул для определения положения мнимых источников S1 и S2 относительно вершины линзы O, запишем выражение для квадрата радиуса rm светлых колец на экране:

,   (7)

здесь n – коэффициент преломления стекла линзы. Знак "–" в формуле (7) объясняется тем, что нумерация колец в данной задаче ведется в обратном порядке, т.е. кольцо с минимальным радиусом имеет максимальный номер, соответствующий наибольшей разности хода.

Если на экране измерить радиусы колец rm и построить график зависимости , то можно определить радиус кривизны линзы R по угловому коэффициенту К прямой (рис. 3).

rm2
  m

 

Рис. 3. Экспериментальная зависимость квадрата радиуса

интерференционного кольца от его номера

 

Таким образом, радиус кривизны линзы определяется выражением:

.   (8)

 

Описание установки

Схема установки представлена на рис. 4. Излучение лазера 1 направляется на линзу 2 со стороны выпуклой поверхности. Для получения контрастной интерференционной картины на обе поверхности линзы нанесено отражающее покрытие из алюминия. Коэффициент отражения от выпуклой поверхности линзы составляет 20%, от плоской поверхности – 100%. Стекло марки К-8, из которого изготовлена линза, имеет показатель преломления n = 1,52. Длина когерентности

излучения используемого лазера (в данном случае 20 мм) больше двух максимальных толщин линзы. Для увеличения эффективной длины L>>d свет в установке распространяется по маршруту лазер–линза–экран.

 

Рис. 4. Схема установки для поучения колец Ньютона:

1 – полупроводниковый лазер с длиной волны излучения l=0,65 мкм; 2 – плосковыпуклая линза в оправе; 3 – измерительный экран; 4, 5 – юстируемые держатели оптики

 

На экране нанесена координатная сетка, с помощью которой можно измерить диаметры (радиусы) интерферен­ционных колец (рис. 5).

Рис. 5. Изображение интерференционной

картины на экране

 







©2015 arhivinfo.ru Все права принадлежат авторам размещенных материалов.