Slide 1: WYZNACZANIE PROMIENIA KRZYWIZNY SOCZEWKI ZA POMOCĄ PIERŚCIENI NEWTONA Część teoretyczna: Dzięki zjawisku powstawania pierścieni Newtona możemy oglądać interferujące promienie świetlne. Doświadczenie to przeprowadza się przy użyciu mikroskopu (ze specjalnym miejscem w które kieruje się monochromatyczne światło), soczewki płaską oraz płasko-wypukłą.
Ilustr acja 1: działanie mikroskopu
Jak padają promienie w układzie soczewek. Zjawisko interferencji polega na nakładaniu się fal. W wyniku interferencji światła tworzy się charakterystyczny układ miejsc w których natężenie światła jest na przemian mniejsze(minimum interferencyjne) i większe(maksimum interferencyjne). Promienie zmieniają swoją fazę drgań na skutek tego, że odbicie następuje w ośrodku gęstszym, dlaetgo fala zmienia swoją fazę o 1800.
Slide 2: Przebieg i wyniki pomiarów: Po włączeniu źródła światła o znanej długości fali lambda skierowano światło do okienka znajdującego się z boku mikroskopu. Następnie przesuwany był stolik mikroskopu za pomocą mikrometru wzdłuż średnicy pierścieni, aby środek krzyża znalazł się na wybranym pierścieniu. Z przesuwu mikrometru odczytywane były długości promienia pierścienia. Dla lambdy równej 590 nm
Wartości po przesunięciu Pierścienie stolika mikroskopu w lewo, prawo Promień r r2 mm mm mm 1 12,37 7,80 2,29 2 12,7 7,26 2,72 3 13,18 6,81 3,19 4 13,58 6,57 3,51 5 13,98 6,17 3,91 6 14,18 5,96 4,11 7 14,31 5,70 4,31 8 14,46 5,39 4,54 9 14,57 5,16 4,71 10 14,78 4,93 4,93
mm 5,22 7,40 10,14 12,29 15,25 16,89 18,53 20,57 22,14 24,26
Promienie były obliczane w następujący sposób: suma wartości po przesunięciu stolika w prawo i w lewo (dla tego samego pierścienia) została podzielona przez 2. Parametry a, b a = 2,1 mm b =3,7 mm Promień krzywizny soczewki: R= 3564,22 mm Niepewność względna: 0,03 mm Niepewność bezwzględna: 104,78 mm
Wartości po przesunięciu Pierścienie stolika mikroskopu w dół, górę mm mm 1 12,45 2 13,02 3 13,43 4 13,8 5 13,93 6 14,19 7 14,44 8 14,73 9 14,98 10 15,22
Promień r r2 mm mm 7,65 2,40 5,76 7,13 2,95 8,67 6,63 3,40 11,56 6,32 3,74 13,99 5,98 3,98 15,80 5,65 4,27 18,23 5,34 4,55 20,70 5,08 4,83 23,28 4,84 5,07 25,70 4,57 5,33 28,36
Slide 3: Parametry a, b a =2,45 mm b =3,75 mm Promień krzywizny soczewki: R= 4147,55 mm Niepewność względna: 0,01 mm Niepewność bezwzględna: 56,90 mm Dla lambdy równej 627 nm
Pierścienie Wartości po przesunięciu stolika mikroskopu w lewo, prawo Promień r r2 mm mm mm 1 12,43 7,67 2,38 2 12,93 6,98 2,98 3 13,39 6,53 3,43 4 13,78 6,13 3,83 5 14,03 5,83 4,10 6 14,39 5,45 4,47 7 14,63 5,12 4,76 8 14,98 4,91 5,04 9 15,26 4,61 5,33 10 15,56 4,32 5,62
mm 5,66 8,85 11,76 14,63 16,81 19,98 22,61 25,35 28,36 31,58
Parametry a, b a = 2,82 mm b =3,07 mm Promień krzywizny soczewki: R= 4775,10 mm Niepewność względna: 0,01 mm Niepewność bezwzględna: 49,16 mm
Wartości po przesunięciu Pierścienie stolika mikroskopu w dół, górę mm mm 1 11,55 2 12,15 3 12,57 4 12,93 5 13,36 6 13,71 7 13,98 8 14,24 9 14,51 10 14,79 Promień r r2 mm mm 6,72 2,42 5,83 6,17 2,99 8,94 5,71 3,43 11,76 5,33 3,80 14,44 4,97 4,20 17,60 4,63 4,54 20,61 4,3 4,84 23,43 4,01 5,12 26,16 3,75 5,38 28,94 3,52 5,64 31,75
Slide 4: Parametry a, b a = 2,88 mm b =3,10 mm Promień krzywizny soczewki: R= 4882,19 mm Niepewność względna: 0,01 mm Niepewność bezwzględna: 27,93 mm
Wnioski: Względny błąd pomiaru na poziomie 0,01 jest dość dobrym wynikiem, jedynie w pierwszych pomiarach błąd ten równy jest 0,03. Może to być skutkiem złego odczytu. Prążki niskich rzędów są dość szerokie, co uniemożliwia dokładne określenie położenia ich środka. Błąd pomiaru może być spowodowany subiektywną oceną środka obrazu interferencyjnego. Funkcja rn2=f(n) nie przechodzi przez początek układu, ponieważ promień padający ulega załamaniu i po odbiciu przebywa drogę różną od drogi padania.
Bibliografia: http://edu.tnw.utwente.nl/inlopt/computer_practicum/help/newtonRingsIntro.htm http://sirius.ucsc.edu/demoweb/optics/wave.php Rudolf Gobel, Klaus Haubold "Matura bez problemów: Fizyka" wyd. Muza SA K. Kozłowski, R. Zieliński, I Laboratorium z fizyki, część 1, Gdańsk 2006 (skrypt PG)
