МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ “ЛЬВІВСЬКА ПОЛІТЕХНІКА” З в і т про виконання лабораторної роботи №27 з дисципліни “Фізика” на тему: “Вивчення радіуса кривизни лінзи за допомогою кілець Ньютона” ЛЬВІВ – 2016 Мета роботи Експериментально визначити радіус кривизни плоскоопуклої лінзи, використовуючи інтерференційну картину у вигляді кілець Ньютона Для виконання лабораторної роботи студенту попередньо необхідно: знати фізичну суть явища інтерференції світла (§2.1.1), вміти описати утворення інтерференційних смуг однакової товщини та кілець Ньютона (§2.1.4; §2.1.5) Прилади і матеріали Мікроскоп, плоскоопукла лінза великого радіуса кривизни, плоскопаралельна пластинка, освітлювач з блоком живлення, світлофільтри Теоретичні відомості та опис установки Оптична схема для спостереження кілець Ньютона у відбитому світлі в даній лабораторній роботі наведена на рис. 1. На предметному столику мікроскопа знаходиться плоскопаралельна прозора скляна пластинка, а поверх неї – плоскоопукла лінза L. Монохроматичний пучок світла від освітлювача S направляють на скляну світлоподільну пластинку С, яка розміщена під кутом 45° до напрямку поширення світла. Після відбивання в точці А опуклої поверхні лінзи і дотичної до неї поверхні пластини в точці В світло поширюється у зворотному напрямку паралельним пучком та потрапляє в об’єктив мікроскопа L1. Відбиті хвилі є когерентними. Всі точки, що знаходяться на однаковій відстані
від оптичного центра лінзи перебувають в однакових умовах для спостереження інтерференційної картини. Тому в окулярі мікроскопа будуть спостерігатися світлі і темні концентричні кільця – кільця Ньютона. / Якщо визначити експериментально радіуси темних
– го і
– го кілець Ньютона, то із співвідношень (2.19) (див.§2.1.5)
і
можна отримати формулу для знаходження радіуса R кривизни сферичної поверхні плоскоопуклої лінзи:
, (1) або
. (2) Загальний вигляд лабораторної установки наведено на рис. 2. Плоскоопукла лінза і плоскопаралельна пластинка попередньо розміщені і закріплені на предметному столику мікроскопа. / Рис.2 1 – плоскоопукла лінза; 2 – освітлювач; 3 –вмикач–вимикач освітлювача; 4 – блок живлення освітлювача; 5 – поворотний гвинт тубуса мікроскопа; 6 –мікрометричний гвинт окуляра мікроскопа. Послідовність виконання роботи Увімкнути освітлювач в мережу 220 В. УВАГА! Час роботи освітлювача не більш як 35 хв. Незначним переміщенням тубуса мікроскопа поворотним гвинтом 5 (рис. 2) домогтися чіткого зображення кілець Ньютона в полі зору окуляра мікроскопа. Переконатись, що при обертанні мікрометричного гвинта 6 окуляра мікроскопа в полі зору окуляра рухається перехрестя – біштрих. Визначити положення кілець ліворуч. Для цього, обертанням мікрометричного гвинта 6 встановити біштрих посередині темного кільця досить віддаленого ліворуч від центра кілець, наприклад, восьмого, і записати в таблицю 1 відлік згідно з нерухомою шкалою окуляра (ціна поділки – 1 мм) і шкалою мікрометричного гвинта (ціна поділки 0,01 мм). Після цього навести біштрих на 7, 6 і т.д. темні кільця і записати відліки для цих кілець в таблицю 1. Визначити положення кілець праворуч. Для цього поворотом мікрометричного гвинта 6 встановлювати біштрих посередині темних кілець праворуч від центра і зробити відліки для кілець аналогічно до п.п. 4. Значення відліків записати в таблицю 1. Різниця відліків для відповідних кілець дає їх діаметр
. Знаючи діаметри кілець обчислити їх радіуси
. Таблиця 1 Номер кільця Відлік зліва k, мм Відлік справа l, мм Діаметр кільця d= l-k, мм Радіус кільця r=d/2, мм  8 0.55 8.18 7.63 3.815  7 0.79 8 7.21 3.605  6 1 7.84 6.84 3.42  5 1.12 7.58 6.46 3.23  4 1.33 7.37 6.04 3.02  3 1.66 7.17 5.51 2.755  2 1.92 6.83 4.91 2.455  1 2.39 6.4 4.01 2.005   Комбінуючи попарно радіуси кілець, наприклад: 8 і 5, 7 і 4, 6 і 3, обчислити радіус
кривизни лінзи з врахуванням збільшення мікроскопа (
3,7) за робочою формулою:
. (3) Для червоного світла в (3) підставляти довжину хвилі
. Результати обчислень записати в таблицю 2. Замінити світлофільтр на освітлювачі і повторити вимірювання та обчислення згідно п.п. 4–7 для оранжевого світлофільтра (
). Таблиця 2 № з/п m rm , мм n rn , мм R, м ΔR, м δR,%  1 8 3.815 5 3.23 0.169 0.01 29.41  2 7 3.605 4 3.02 0.159 0.11   3 6 3.42 3 2.755 0.167 0.03   сер. хххх хххх хххх хххх 0.17 0.05   9. Визначити абсолютну і відносну похибки знаходження радіуса
кривизни лінзи. Висновок: під час виконання даної лабораторної роботи, ми експериментально визначили радіус кривини плоскоопуклої лінзи, використовуючи при цьому інтерференційну картину у вигляді кілець Ньютона. Ми будемо спостерігати світлі і темні концентричні кільця (кільця Ньютона), тому, що після відбивання від опуклої поверхні лінзи, світло поширюється у зворотному напрямку паралельним пучком та потрапляє у об’єктив мікроскопа. Відбиті хвилі є когерентними, всі точки, що розміщені на однаковій відстані від оптичного центра лінзи перебувають в однакових умовах для спостереження інтерференційної картини.