薄纸厚度的测量

专业 物理学 实验日期 2011.615
班级 09（1） 学号 0906010107 姓名 XXX
实验名称：用干涉的光学方法测薄纸厚度
一、实验目的
1、熟练使用读数显微镜
2、加深等厚干涉原理的理解
3、设计用劈尖测薄纸厚度的方法
二、实验仪器
3JCD 读数显微镜， GY-5低压钠光灯， 光学平面玻璃板， 薄纸。

三、实验原理
利用劈形膜干涉测薄片厚度
图1 劈形膜
在叠合的两块平板玻璃的一端夹一薄片，即构成空气的劈形膜（见图1）。

在单色光垂直照射下，在空气劈尖的上下表面反射的两束光将发生干涉，形成平行于两块玻璃面交线的等距干涉条纹。

光程差 d 2λ∆=2+ 形成暗条纹的条件为 1)2
λ
∆=2(κ+
故有 1)d 22
λλ
∆=2(κ+=2+ 与ｋ级暗条纹对应的空气膜厚度 d 2
λ
=κ
设薄片的厚度为D ，从劈形膜尖端到ｋ级暗纹和薄片端面的距离分别为ｘ和ｌ，
可知单位长度内的暗条纹数为 l
n x =
则薄纸处出现暗条纹的级数 kl
nl x κ==
可得薄纸厚度 *2
kl D x λ
=
四、实验步骤
(1)将四张薄纸累叠在一起和两块玻璃一起组成如图1 劈形膜，并固定。

(2)用米尺测量从劈形膜尖端到薄纸端面的距离ｌ 三次，求平均值 (3)打开钠灯，将劈尖放在读数显微镜的载物台上，调整反光镜的方向与水平呈45度角，使干涉条纹与目镜中的纵叉丝平行。

左右移动显微镜观察，观看干涉条纹。

(4)任选起始条，测量10（如20,36,42等）条暗条纹（k ）首尾之间的位置
距1X 和2X 并记录（注意：起始条纹
数为0）。

（应 克服回程差）。

(5)实验完毕，整理实验器材
五、原始数据和数据处理
入射光钠光光波长589nm λ= 劈尖长l=65mm
数据记录与计算 由*2
kl D x λ
=
由于是4张纸薄纸，除以4 得如下： 1D =
61065589101
1.77824
-⨯⨯⨯⨯=0.02692mm 2D =
63665589101
6.62924
-⨯⨯⨯⨯=0.02599mm 3D =
64265589101
7.46224
-⨯⨯⨯⨯=0.02694mm 4D =
61065589101
1.72124
-⨯⨯⨯⨯=0.02781mm 5D =
62065589101
3.65524-⨯⨯⨯⨯=0.02619mm 则123451
()5
D D D D D D =++++
=1
5
（0.02692+0.02599+0.02694+0.02781+0.02619） =0.02677mm
不确定度 A u =
=0.00032
3B u ∆=
==0.00058mm
合成不确定度 d u ==0.00066m 薄纸的厚度可表示为 D=（0.02677+0.00066）mm =（2.677±0.066）2
10-mm
六、实验结果与分析
（1）经实验最终测得一张薄纸的厚度为D=（2.677±0.066）2
10- mm
这个数据表明所测的纸张较薄，与实验室所用纸张基本相符 (2)可能影响实验结果的因素和改进
1.干涉条纹不明显，读数易出错;多次测量求平均值
2.钠灯光经反光镜后静后进入劈尖比不一定是正入射，即入射光和反射光处处
都与表面垂直，而本实验原理是采用正入射的；钠灯加一个毛玻璃，反光镜调45度倾斜角左右
(3)注意事项
1、为了防止显微镜的“回程误差”，读数鼓轮只能向一个方向转动，切莫回转。

2、调焦时镜筒应从下往上缓慢调节，以免碰伤物镜及待测物。

3、干涉环两侧的环序数不能读错，所以在旋转鼓轮的测量过程中，一定要非常缓慢、细致。

读数时，应尽量使叉丝对准干涉暗纹的中央。

4、“ｌ”是从劈形膜尖端到薄纸端面的距离,如图1 （4）实验运用的方法
1.实验原理：等厚干涉
2.累加法
（5）实验过程中遇到的问题
如何固定劈尖装置？
解决方案：劈尖两端用薄透明胶带固定且两端下面绕相同的层数以保证劈尖放置平行于载物台；测量单位长度的暗条纹时，测量中间无
胶带的部分以免影响实验结果。