Краткая теория и методика измерений. Кольца Ньютона, это классический пример кольцевых полос равной толщины

Кольца Ньютона, это классический пример кольцевых полос равной толщины, наблюдаемых при интерференции лучей, отражённых от поверхностей зазора между стеклянной пластинкой и соприкасающейся с ней выпуклой линзой.

Для типичных линз радиусы колец Ньютона и расстояния между ними малы. Поэтому наблюдение и измерение радиусов интерференционных колец осуществляется с помощью микроскопа. В настоящей работе используется микроскоп «Микромед-6», оснащённый цифровой видеокамерой высокого разрешения DCM500, подключённой к компьютеру. Наблюдение колец Ньютона ведётся в проходящем не монохроматическом свете, поэтому кольца имеют радужную окраску.

 

Порядок выполнения работы

Перед началом выполнения работы необходимо изучить теорию интерференции, ознакомиться с описанием программы «scopephoto» (см. файл «user_guide»).

При работе с микроскопом необходимо соблюдать аккуратность. Категорически запрещается прилагать большие усилия при вращении рукояток вертикального перемещения тубуса 2 и координатного предметного столика 6.

Установка для наблюдения колец Ньютона приведена на рис.60. Устройство для наблюдения колец Ньютона – рис.61. Оптическая схема работы представлена на рис 7.

Работу рекомендуется проводить в следующей последовательности.

Рис 60. Установка для наблюдения колец Ньютона

 

Рис. 61. Устройство для наблюдения колец Ньютона

 

Задание 1

1. Внимание! Убедитесь, что на предметном столике находится устройство для наблюдения колец Ньютона (рис. 61). В случае отсутствия, установите устройство для наблюдения колец Ньютона на предметный столик микроскопа Микромед - 6. Вращая рукоятку 2 по направлению стрелки, указанной на рукоятке, поднимите тубус микроскопа вверх. Вращая рукоятку 2 против стрелки указанной рукоятке, опустите тубус микроскопа так, чтобы между оправой объекта и поверхностью устройства для наблюдения колец Ньютона - обязательно оставался небольшой зазор. Не соблюдение этого условия приводит к поломке микроскопа!!!

2. Включите источник света микроскопа с помощью тумблера, находящийся на корпусе микроскопа сзади справа, и, перемещая тубус микроскопа по вертикали, добейтесь четкой интерференционной картины в виде колец Ньютона рукоятками 2 грубой и точной фокусировки. При необходимости перемещайте изображение в центр поля зрения в горизонтальной плоскости рукоятками 6.

3. Включите компьютер и запустите с рабочего стола программу «scopephoto».

4. Получите изображение колец Ньютона на мониторе компьютера. Для этого на открывшейся вкладке Start Page выберите последовательно Live Capure/Scope Tek DCM500.

5. Рукояткой 6 точной фокусировки микроскопа добейтесь максимальной резкости изображения на экране монитора. На изображении должно наблюдаться не менее пяти тёмных колец Ньютона.

6. Сохраните полученное изображение на рабочий стол. Для этого в основном меню выберите Layer/New и введите название слоя (свою фамилию и номер группы). Далее в том же основном меню выберите Draw/Line/Horizontal Line (или другой инструмент, например, Any Line).

7. На сохранённом изображении выполните измерения диаметров не менее пяти колец Ньютона. Для этого при помощи мыши с нажатой левой кнопкой нанесите на изображение выбранного кольца горизонтальную линию, проходящую через центр кольца (щелчок левой кнопкой вначале линии, нажатая левая кнопка для нанесения линии и щелчок левой кнопкой в конце линии). Запишите диаметр кольца в пикселях и в миллиметрах. Если размер пикселя неизвестен, то его нужно определить по снимку объект-микрометра (файл «объект-микрометр») с помощь программы «scopephoto».

8. Измерения выполните не менее трёх раз для каждого кольца, найдите среднее значение и данные занесите в таблицу.

 

Таблица 1

 

Номер кольца	Диаметр кольца , пк.	Диаметр кольца , мм
1
2
3

 

9. По формуле

                       (3)

вычислите радиус кривизны линзы, где  и  диаметры, а  и  номера колец. За величину  примите значение  = 550 нм.

После окончания измерений закройте свой файл и программу «scopephoto».

10. Оцените погрешность измерений по формуле Стьюдента и запишите результат в формате: