Nimetu (0)

Tallinna Tervishoiu Kõrgkool
Optomeetria õppetool
OP1
Üliõpilane: Anni Vanemb
Teostatud:
Rühm: OP1
Kaitstud:
Töö nr: 7
TO:
Newtoni Rõngad
Töö eesmärk: Tasakumera läätse kõverusraadiuse määramine
Töövahendid: Mõõtemikroskoop, suure kõverusraadiusega tasakumerlääts, monokromaatiline valgusallikas .
Joonised
1. TÖÖ TEOREETILISED ALUSED
Klassikaliseks näiteks koherentsete valguslainete ja nende abil püsiva interferentspildi tekitamise kohta on nn. Newtoni rõngad. Need tekivad interferentsi tulemusena tasaparalleelsest klaasplaadist ja suure kõverusraadiusega tasakumerast läätsest koosnevas süsteemis.
Kui asetada suure kõverusraadiusega lääts klaasplaadile nii, nagu näidatud joonisel 35, siis tekib plaadi ja läätse vahele kokkupuutepunkti ümbrusesse üliõhuke õhukiht, mille paksus on võrreldav valguse lainepikkusega. Mida suurema kõverusraadiusega on lääts, seda ulatuslikum on see üliõhuke kiht. Juhtides läätsele monokromaatilise valguse, näeme kokkupuutepunkti ümbruses vaheldumisi tumedaid ja heledaid kontsentrilisi rõngaid. Neid nimetataksegi Newtoni rõngasteks. Valge valguse korral tekivad mitmevärvilised rõngad.
Nähtuse lähemaks seletamiseks kasutame joonist 35. Sellel kujutatud lääts on väikese kõverusraadiusega ega vasta katsetingimustele, kuid kiirte käigu vaatlemiseks on selline süsteem mugavam. Langegu tasakumerale läätsele pinnanormaali suunas monokromaatne kiirtekimp, millest joonisel on näidatud vaid üks, punkti B langev kiir. Osa valgusest peegeldub punktist B tagasi, osa aga läbib õhuvahe ning langeb klaasplaadile punktis C. Siin jaguneb kiir jällegi kaheks: osa murdub klaasplaati, teine osa aga peegeldub läätse suunas tagasi. Kui õhuvahe läätse ja plaadi vahel on väike, siis on punktidest B ja C peegeldunud lained koherentsed ja nende liitumisel tekib interferentspilt . Arvestades, et suure kõverusraadiusega läätse korral peegeldub valgus punktist B ja C praktiliselt samas suunas tagasi, võime õhukihi ülemiselt ja alumiselt pinnalt peegeldunud kiirte optilise käiguvahe avaldada:
kus on valguse lainepikkus ja n – õhu murdumisnäitaja. lisandub seetõttu, et peegeldumisel klaasplaadilt kui õhust optiliselt tihedamalt keskkonnalt muutub laine faas 180o võrra, mis on samaväärne käiguvahe muutumisega poole lainepikkuse võrra punktis C. Peegeldumisel punktis B faasimuutust ei toimu. Kui tähistada õhukihi paksus punktide B ja C vahel d-ga ja arvestada, et õhu murdumisnäitaja , siis saab käiguvahe avaldada kujul:
Valguse kustumine õhukihi kohal toimub kohtades, kus valguslained kohtuvad vastasfaasides. See tähendab, et kiirte käiguvahe peab olema paaritu arv poollainepikkusi:
, kus k´ = 0, 1, 2, ... (1)
Siit leiame õhuvahe paksuse d, mille korral valgustatus on minimaalne:
(2)
Maksimumid on jälgitavad kohtades, kus valguslained liituvad samas faasis. Seal peab kiirte käiguvahe olema täisarv lainepikkusi:
, kus k’ = 1, 2, 3 ... . (3)
Saadud miinimumi ja maksimumi tingimused (1) ja (3) näitavad, et antud katses on peegeldunud kiirte summaarne intensiivsus vaadeldavas kohas määratud klaasplaadi ja läätse vahelise õhukihi paksusega d. See tähendab, et võrdse paksusega õhuvahele vastab ühesugune valguse intensiivsus. Tekivad ühesuguselt valgustatud ribad. Selliseid ribasid, mis tekivad interferentsi tõttu sama paksusega kohtades, nimetatakse samapaksusribadeks. Sfäärilise läätse korral kujutavad nad endast kontsentrilisi ringjooni ümber läätse ja plaadi puutepunkti. Nii tekivad vaadeldavas süsteemis heledad ja tumedad kontsentrilised rõngad – Newtoni rõngad.
Leiame seose läätse kõverusraadiuse R ja mingi Newtoni rõnga raadiuse r vahel. Selleks vaatleme joonisel 35 kolmnurka AOB. Sellest täisnurksest kolmnurgast saame kaateti AB = r jaoks kirjutada:
Arvestades, et OB = R ja OA = R – d, saame:
Suure kõverusraadiusega läätse korral on d2