大学物理实验等厚干涉

《等厚干涉》参考答案和评分标准

预习报告(20分)

一.实验目的

a.复习与巩固等厚干涉原理，观察等厚干涉现象;

b.利用牛顿环测量透镜球面的曲率半径；

c.学会如何消除误差、正确处理数据的方法。

二. 实验仪器

读数显微镜、牛顿环装置、钠光灯

三. 实验原理

1.等厚干涉原理

2.利用牛顿环测一个球面镜的曲率半径

四. 实验内容和步骤

1.调整仪器

2.定性观察牛顿环

3.测量牛顿环各级直径，求出待测曲率半径及算出误差

评分要点：

1、要有实验名称、实验目的、实验原理、实验内容和步骤。（5分）

2、实验原理的书写要求用以自己的语言，言简意赅的语言表述清楚。（5分）

3、要绘制好填充测量数据所需要的表格。（5分）

4、报告的书写要整洁规范。（5分）

数据采集与实验操作(40分)

评分要点：

1、不能用手直接摸牛顿环的表面。（2分）

2、是否调出清楚的牛顿环。（10分）

3、对实验的原理是否掌握。（10分）

4、实验操作的熟练程度。（13分）

5、是否读出合理的数据。（5分）

（注：实验后没有整理仪器及登记仪器使用情况另扣10分）数据记录和数据处理(30分)

08

.0=

∆

=

,

.0

R

m

R05

m

R=0.88±0.05(m) E =6％

评分要点：

1、是否列表记录数据，数据记录是否规范、清晰（10分）

2、数据处理过程是否完整（10分）

3、是否得出正确答案(R 在合理的范围5分，误差处理5分)

六．思考题 （10分）

（1）、测量时，若实际测量的是弦长，而不是牛顿环的直径，则对测量结果会有何影响？为什么？

答：如图，

直线 AB 为实际测量的方向，与实际的圆心O 距离为OA 则AC 2－AB 2=（OC 2－OA 2）－（OB 2－OA 2）= OC 2－OB 2

所以（2AC ）2－（2AB ）2= （2OC ）2－（2OB ）2 即弦长的平方差等于直径的平方差。 所以对测量结果没有影响。

（2）、为什么相邻两暗环（或亮环）之间的距离，靠近中心的要比边缘的大？ 答一：

k

k R k k R kR R k r r r kR r k k κ++=

-+=-+=-=∆=+1)1()1(1λλλλλ

所以靠近中心（k 越小，r ∆越大）的环间距要比边缘的大。

答二：

r ∆为条纹间距，θ为上球面与下平面的夹角 因相邻两暗环间光程差之差为λ，所以 θ

λθ

λ

2tan 2≈

≈

∆r ， 离中心越远，θ越大，所以条纹间距越小。

（3）、若已知光学波长λ与球面曲率半径R ，请设计出具体的实验方案，测量某种透明液体光学介质的折射率。

答：设其折射率为n ，在液体中光波长为k λ

在牛顿环两玻璃面之间充满该液体，则暗纹条件为k k kR r λ=2

，

利用公式R

m k r r m

k k )(2

2--=λ和用本实验的方法求出k λ，则n ＝λ/k λ.

（4）、试分析牛顿环实验误差的主要来源。 答：因为环有一定的宽度，对其准确定位有一定的困难，以此带来的误差是主要的误差来源。

（5）、怎样利用牛顿环的原理来检查平面玻璃表面质量？

答：牛顿环的原理是等厚干涉，可将牛顿环装置上的平凸透镜放在待检查的玻璃上，看干涉条纹是否为匀称的同心圆，若条纹出现外凸或内凹，则说明玻璃不平整；或将一块标准的平板玻璃与待检查的玻璃成一小斜角放置，形成空气劈，看干涉条纹是否均匀的直线，若直线出现弯曲部分，也说明玻璃不平整。

（6）、实验中所看到的牛顿环干涉条纹，是同一光束由空气薄膜上、下两表面反射后在上表面相遇所产生的干涉现象，那么从牛顿环装置透出的光束是否同样能形成干涉条纹呢？如能，则与反射方向所观察到的干涉条纹有何不同？

答：能形成干涉条纹，但较模糊，且其明暗位置与反射方向所观察到的干涉条纹的明暗位置相反。