大物实验干涉法测微小量实验实验报告

实验名称干涉法测微小量实验

姓名杨振学号10180737专业班过程1803 实验班D31

组号教师虞老师成绩批阅教师签名

批阅日期

一、实验目的：

1.理解牛顿环及劈尖产生干涉图像的干涉原理

2.利用干涉法测量平凸透镜的曲率半径

3.利用干涉法测量细丝的直径

二、实验原理：

1.牛顿环法测曲率半径：

R=d m2−d n2/4(m−n)λ

从这个公式可以看出，只要我们准确地测出某两条暗纹

的直径，准确地数出级数m和n之差（m-n）（，即可求

得曲率半径R。

2. 劈尖测细丝直径实验原理：

总的光程差为：∆=∆′+λ/2=2d n+λ/2

当光程差 为半波长的奇数倍时为暗纹：

∆=2d n+λ/2=(2n+1)λ2，（n=1,2,3...）

d=10Lλ/∆l

其中L为劈尖两玻璃片交线处到夹细丝处的总长度，单

位长度的干涉条纹数m=20/Δl，可见我们测得单位长度

的干涉条纹数m和总长度L，就可以计算细丝的直径。

测三次两玻璃片交线处到夹细丝处的总长度L1、L2、L3

并求其平均值L。由上式，求得细丝的直径d=10Lλ/∆l 三．实验仪器：

1.牛顿环法测曲率半径实验的主要仪器有:

读数显微镜、Na光源、牛顿环仪

2. 用劈尖测细丝直径实验的主要仪器有：

读数显微镜、Na光源、劈尖

四、实验内容和步骤：

1. 牛顿环法测曲率半径：

①观察牛顿环：

(1) 将牛顿环正确放置在读数显微镜镜筒和入射光调节架

下方，调节玻璃片的角度，使通过显微镜目镜观察时视场最亮。

(2) 调节目镜，看清目镜视场的十字叉丝后使显微镜镜筒

下降到接近牛顿环仪然后缓慢上升，直到观察到干涉条

纹，再微调玻璃片角度和显微镜，使条纹清晰。

②：测牛顿环半径。

1) 使显微镜十字叉丝交点和牛顿环中心重合，并使水平

方向的叉丝和标尺平行（与显微镜移动方向平行）。

2) 转动显微镜微调鼓轮，使显微镜沿一个方向移动，同

时数出十字叉丝竖丝移过的暗环数，直到竖丝与第45

环相切为止。记录标尺读数。

3) 反向转动鼓轮，当竖丝与第40环相切时，记录读数

显微镜上的位置读数，然后继续转动鼓轮，使竖丝依

次与第35、30、25、20、15、10、5环相切，顺次

记下读数

4)继续转动鼓轮,越过干涉圆环中心，记下竖丝依次与另

一边的5、10、15、20、25、30、35、40环相切时

的读数。

2．劈尖测细丝直径：

①观察干涉条纹：

(1) 将牛顿环按图4所示放置在读数显微镜镜筒和入射光

调节架下方，调节玻璃片的角度，使通过显微镜目镜观

察时视场最亮。

(2) 调节目镜，看清目镜视场的十字叉丝后，使显微镜

镜筒下降到接近牛顿环仪然后缓慢上升，直到观察到干

涉条纹，再微调玻璃片角度和显微镜，使条纹清晰。

②测量：

(1) 使显微镜的十字叉丝交点与牛顿环中心重合，并使其

与显微镜镜筒移动方向平行。

(2) 在劈尖玻璃面的三个不同部分，测出20条暗纹的总

长度，测3个求平均值。

(3) 按公式求细丝直径。

五：数据处理与分析：

牛顿环法：

劈尖测量细丝直径：

六、误差分析：

在读数过程中由于条纹数多而且密，切显微镜得十字中心不一定与光斑中心重合从而导致误差。

七、思考题:

1. 牛顿环的中心级次是多少？是亮斑还是暗斑？

答：中央为0级暗纹。

2. 为什么说在牛顿环或劈尖实验中测量的干涉条纹数越多，测

量的精度越高？

答：由于仪器的误差是一定的，则在测量长度时，所测量的干涉条纹数越多，其误差除以条纹数为实际误差。所以数据的误差在适当范围内随测量的条纹数而减小。