Краткая теория и методика измерений

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

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: