牛顿环实验 大学物理实验.ppt

牛顿环实验,大学物理实验,等厚干涉牛顿环,实验目的 实验仪器 实验原理 实验内容 思考题,实验目的,1.观察牛顿环产生的等厚干涉条纹，加深对等厚干涉现象的认识；2掌握测量平凸透镜曲率半径的方法；3掌握读数显微镜的原理和使用,实验仪器 平凸透镜,平凸透镜与平板玻璃组合成牛顿环实验样品。,读数显微镜,目镜,物镜,上下移动旋钮,水平移动旋钮,读数标尺,读数盘,钠灯,钠光灯是一种气体放电灯。在放电管内充有金属钠和氩气。开启电源的瞬间，氩气放电发出粉红色的光。氩气放电后金属钠被蒸发并放电发出黄色光。钠光在可见光范围内两条谱线的波长分别为589.59nm和589.00nm。这两条谱线很接近，所以可以把它视为单色光源，并取其平均值589.30nm为波长。,实验原理,平行光照射到薄介质上，介质上下表面反射的光会在膜表面处发生干涉。介质厚度相等处的两束反射光有相同的相位差，也就具有相同的干涉光强度，这就是等厚干涉。,牛顿环,将一曲率半径相当大的平凸玻璃透镜放在一平面玻璃的上面，则在两者之间形成一个厚度随直径变化的空气隙。空气隙的等厚干涉条纹是一组明暗相间的同心环。该干涉条纹最早被牛顿发现，所以称为牛顿环,实验公式,在空气厚度为e的地方，上下表面反射的光的光程差为2e+/2，其中后一项是“半波损失”。光程差为(2k+1)/2处为干涉暗条纹，得到曲率半径计算公式：,实验内容观测牛顿环,光源对准目镜筒上的45平板玻璃，调节平板玻璃方向，使光垂直照在平凸透镜装置上。此时通过目镜可以看到明亮的黄色背景。调节目镜清晰地看到十字叉丝，然后由下向上移动显微镜镜筒（为防止压坏被测物体和物镜，不得由上向下移动！），看清牛顿干涉环。,测量牛顿环直径,转动读数鼓轮,观察十字准线竖线从中央缓慢向左（或向右）移至40环，然后反方向自40环向右（或向左）移动，当十字准线竖线与35环外侧相切时，记录读数显微镜上的位置读数x35然后继续转动鼓轮，使竖线依次与30、25、20、15、10、5环外侧相切，并记录读数。过了5环后继续转动鼓轮，直到十字准线竖线回到牛顿环中心，核对该中心是否是 k=0。,继续按原方向转动读数鼓轮，越过干涉圆环中心，记录十字准线与右边（或左边）第5、10、15、20、25、30、35环外切时的读数，注意从一侧40环移到另一侧35环的过程中鼓轮不能倒转。然后再反向转动鼓轮，并读出反向移动时各暗环次序，并核对十字准线回到牛顿环中心时是否是0。按上述步骤重复测量2次，将暗环位置的读数填入自拟表中。,数据记录表格 单位:mm,环数,环数,m,n,左,左,右,右,3530252015,25201510 5,Dm/mm,Dn/mm,D2m-D2n,思考题,有时牛顿环中央是一亮斑，这是由于平凸透镜与平板玻璃没有紧密接触而致。试进行理论分析，并推导此时的曲率半径计算公式。,