牛顿环测透镜曲率半径-fzh.ppt

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1、牛顿环测透镜曲率半径,理工楼4#309,光的干涉 满足一定条件的两列相干光波相遇叠加，在叠加区域某些点的光振动始终加强，某些点的光振动始终减弱，即在干涉区域内振动强度有稳定的空间分布。,基本知识,基本知识,获得稳定干涉的必要条件是：两束光的频率相同；两束光的振动方向相同；在叠加出两束光的振动有恒定的位相差。两波长相位差为：整数倍相长，/2奇数倍相消,牛顿环的形成,光程差,在空气厚度为e的地方，上下表面反射的光的光程差为其中前一项为几何光程差，后一项是“半波损失”。,注意：半波损失是由于光从疏媒质到密媒质的交界面上反射时，发生半波损失而引起的。,明暗纹的形成,当适合下列条件时有：,曲率半径的测量

2、,由图可得：,可见离中心越远，光程差增加越快，干涉条纹越来越密,曲率半径的测量,由于玻璃的弹性形变，以及接触处不干净的结果，平凸透镜与平面玻璃不可能很理想地只有一点相接触，所以中心地干涉圈就不是一点，而是一个不很规则的圆，测环的半径就不易测量很准确。,曲率半径的测量,以讨论暗环为例，当测得远较远的第n级和第m级的暗环直径Dn和Dm时：透镜的曲率半径R可用逐差法求得（参考讲义）,仪器布置,钠灯灯源,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589.00

3、nm。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。,注意：钠光灯不能反复开启，从实验开始时打开到实验结束时关闭，中途不得关与开。钠光灯打开后，不能马上使用，应等数分钟，待正常发光后，才能开始调显微镜视场,读数显微镜,牛顿环,将牛顿环仪朝向自然光或室内光源，观察牛顿环条纹。调节牛顿环上的螺丝，使松紧适度，并让暗斑处于中心。牛顿环装置上的螺丝不能拧的太紧，以免变形及，曲率半径偏大。,仪器调节,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

4、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。,直径测量,注意环数不要数错，测量时应向一个方向转动，防止空程误差，否则数据全部作废。,操作动画,注意事项,牛顿环仪、劈尖、透镜和显微镜的光学表面不清洁，要用专门的擦镜纸轻轻揩拭。应尽量使叉丝对准干涉暗环的中央读数。由于计算R时，只需知道环数差(m-n)，故以哪一环为第一环可以任意选择，但一经选定，在整个测量过程中就不能改变。在牛顿环清晰可辨的前提下，对m和n应选取远离园心的环来进行测量。,注意事项,注意读数不要数错，测量时应向一个方向转动，防止空程误差，否则数据全部作废。测量过程中防止震动引起干涉条纹的变化。实验时要将读数显微镜台下的反射镜翻转过来，不要让光从窗口经反射镜把光反射到载物台上，一面影响对暗环的观测。测读数据时，要始终沿着一个方向数环数，不能从两个方向读数；要防止漏数环数。,数据处理,逐差法 将数据以m-n=10 分成5组，分别求出R，再求其平均值。作图法 环数k为横轴，Dk2为纵轴，作Dk2 k图线，求图线斜率，根据Dk2=4Rk求R。,