牛顿环和劈尖

实验名称：等厚干涉—牛顿环和劈尖

姓名学号班级

日期20 年月日时段

一、实验目的

1. 观察等厚干涉现象，了解其特点。

2. 学习用等厚干涉测量物理量的两种方法。

3. 学习使用显微镜测量微小长度。

二、实验仪器及器件

牛顿环装置，平板光学玻璃片，读数显微镜，钠光灯，待测细丝（请自带计算器）。

三、实验原理

1.等厚干涉（简述原理、特点和应用）

2. 牛顿环产生原理

3. 曲率半径测量

(1) 推导曲率半径计算公式

(2) 实际测量公式（P129，6-3-5式）的考虑和导出

4. 劈尖干涉：

如图，当用单色光垂直入射时，空气劈尖上下表面反射的两束光将发生干涉，从而形成干涉条纹，条纹为平行于两玻片交界棱边的等间距直线。

根据光的干涉原理，得细丝的直径（或薄片的厚度）D

D 22

L k n

l λ

λ

=＝

牛顿环装置

四、实验内容

1. 用牛顿环测凸透镜的曲率半径。

实验装置如图所示，其中，M为读数显微镜镜

头，P为显微镜上的小反射镜，L为牛顿环装置。

（1）借助室内灯光，用肉眼直接观察牛顿环，

调节牛顿环装置上的三个螺丝钮，使牛顿环圆心

位于透镜中心。调节时，螺丝旋钮松紧要适合，

即要保持稳定，又勿过紧使透镜变形。

（2）将显微镜镜筒调到读数标尺中央，并使入射光方向与显微镜移动方向垂直。放入牛顿环装置，移动显微镜整体方位和P的角度，使视场尽可能明亮。

（3）调节显微镜目镜，使十字叉丝清晰。显微镜物镜调焦，直到看清楚牛顿环并使叉丝与环纹间无视差（注意：物镜调焦时，镜筒应由下向上调以免碰伤物镜或被测物）。移动牛顿环装置使叉丝对准牛顿环中心。

能在显微镜中看到清晰的牛顿环关键有三点：a.确保目测到的牛顿环在物镜的正下方；b.P反射镜角度合适，使S发出的钠黄光尽可能多地反射入物镜；c.物镜调焦合适。

（4）定性观察待测圆环是否均在显微镜读数范围之内并且清晰。

（5）定量测量：由于环中心有变形，应选择10级以上的条纹进行测量。如取m-n=8，则分别测出第25级到第10级各级的直径，然后用逐差法处理数据，求出曲率半径R。并给出完整的实验结果。数据处理可以用EXCEL处理。

测量时应注意避免螺旋空程引入的误差，这要求在整个测量过程中，显微镜筒只能朝一个方向移动，不许来回移动。特别在测量第25级条纹时，应使叉丝先越过25级条纹（比如第30级条纹）然后返回第25级条纹，并对第25级条纹的暗环中心位置开始读数并依次沿同一方向测完全部数据。

2. 用劈尖测细丝直径

（1）用两块平行板夹细铜丝或头发丝等被测物制成劈尖，劈尖放在载物台上，调焦得到清晰的条纹且无视差。调整劈尖位置，使干涉条纹与棱边平行。转动劈尖使条纹与显微镜移动方向垂直。

（2）测量n＝20个条纹的间距l和L，计算出D值。并给出完整的实验结果。

五、实验总结

（请记录下本次实验的感受及理论或实验技巧等方面的收获、体会与困惑等）

六、实验思考题

1. 实验中，除讨论的两表面反射光外，其它表面所反射的光之间能否产生干涉？(给出解释)

2. 在劈尖实验中，如果下平板玻璃板表面有微小的凹凸，则该处空气薄膜厚度和干涉条纹

如何畸变？（可画图说明）