等厚干涉牛顿环实验报告
等厚干涉牛顿环实验报告
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等厚干涉牛顿环实验报告实验目的本实验旨在通过等厚干涉牛顿环实验,研究光的干涉现象,探究光的波动性质,进一步了解光的干涉现象与波动性质之间的关联。
实验器材•等厚干涉装置•准直器•白光源•直尺•镜筒•透明薄片•电源实验原理等厚干涉是基于两个波面相干的干涉现象。
在干涉装置中,光线从白光源发出,经过准直器透射后,经过与透明薄片平行的厚度并适当变化的光程差,然后经过反射后再经过透明薄片,光线再次进入到同一介质中,产生干涉现象。
根据干涉的现象可以得到一系列的暗纹和亮纹分布,这些亮暗纹的分布情况可以用来推测透明薄片的厚度。
实验步骤1.将准直器垂直于白光源,并将白光源打开。
2.将直尺放置在光路上,并将反射光镜筒放置在直尺两端。
3.将透明薄片放入反射光镜筒中,并将其固定。
4.在反射光镜筒上移动镜筒,直到观察到明亮的干涉圆环。
5.测量明亮的干涉圆环的半径,重复多次测量,取平均值。
实验结果根据测量得到的明亮干涉圆环的半径,利用以下公式可以计算出透明薄片的厚度:$$ \\Delta T = \\frac{r^2}{2 \\cdot \\lambda} $$其中,$\\Delta T$为透明薄片的厚度,r为明亮干涉圆环的半径,$\\lambda$为光的波长。
结论通过等厚干涉牛顿环实验,我们成功观察到了明亮的干涉圆环,并通过测量计算出透明薄片的厚度。
这说明光的波动性质与干涉现象是相关的,根据干涉现象和波动性质,可以测量出透明薄片的相关参数。
实验结果与理论计算结果相符,实验目的达到。
这一实验对于理解光的波动性质以及干涉现象具有一定的教育意义和科学研究价值。
参考文献•余清祥,王敏. 《波动光学与实验教程》. 科学出版社,2008年。
进一步探究1.可以尝试改变白光源的波长,观察明暗干涉圆环的变化情况。
2.可以尝试使用不同厚度的透明薄片,观察明暗干涉圆环的变化情况,进一步验证透明薄片厚度与干涉圆环的关系。
3.可以尝试使用其他干涉装置进行比较,比如菲涅尔双棱镜干涉仪,观察干涉现象的差异。
等厚干涉牛顿环实验报告
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等厚干涉牛顿环实验报告一、实验目的通过等厚干涉牛顿环实验,掌握液体光程差测量法的原理、方法与技巧,加深对干涉现象的理解。
二、实验原理1、干涉现象:两个波长相等的光波相交时,在相交区域内会出现明暗相间的干涉条纹现象,称为干涉现象。
2、等厚干涉:同一透明介质中,光线经过的路程相等,产生干涉现象。
3、牛顿环:在凸透镜和平板玻璃之间加液体,在两个平面之间形成空气薄膜,形成明暗相间的干涉条纹,称为牛顿环。
4、液体光程差公式:若液体高为h,半径为r,曲率半径为R,n为液体的折射率,则光程差为:Δ=h*(1-n^2/(1+(r/R)^2))三、实验器材牛顿环装置、数字显微镜、压电陶瓷调节器、钠光灯、凸透镜、平板玻璃、液体(水或甘油)。
四、实验步骤1、将牛顿环装置放平,并在顶上固定凸透镜。
2、在凸透镜上滴入液体,注意液体应该均匀,将平板玻璃慢慢放在液体上并压紧,调整液体高度和厚度,待牛顿环稳定后,进行观察。
3、使用数字显微镜,在环的中央测量各环的直径,注意要取多组数据。
4、根据公式计算出各环的半径,计算出液体的折射率。
5、重复以上步骤,取不同液体,比较其折射率。
五、实验注意事项1、注意平板玻璃和凸透镜的清洁,避免出现指纹、灰尘等污染物,影响实验结果。
2、滴液时注意液滴均匀,避免产生空气袋。
3、测量时注意数字显微镜的读数准确。
4、实验过程中要小心,避免出现液体溅出等安全问题。
六、实验结果和分析根据实验数据,可以通过公式计算液体的折射率,将各组数据进行平均值计算,得到不同液体的结果,比较其误差,进一步分析液体的特性和品质。
七、实验总结通过等厚干涉牛顿环实验,掌握了液体光程差测量法的原理、方法与技巧,加深了对干涉现象的理解。
同时,也提高了实验能力和思维能力,为今后科研实践打下了基础。
牛顿环演示实验报告
![牛顿环演示实验报告](https://img.taocdn.com/s3/m/da2258cadc88d0d233d4b14e852458fb760b3876.png)
一、实验目的1. 观察和分析牛顿环等厚干涉现象;2. 学习利用牛顿环干涉现象测量透镜的曲率半径;3. 理解光程差与干涉条纹之间的关系。
二、实验原理牛顿环是一种等厚干涉现象,当一块平凸透镜的凸面与平板玻璃接触时,在两表面之间形成一层厚度不等的空气膜。
当单色光垂直照射到牛顿环上时,空气膜上、下表面反射的光束发生干涉,形成以接触点为中心的一系列明暗相间的圆环。
根据干涉条件,明环和暗环的位置与空气膜的厚度有关,从而可以计算出透镜的曲率半径。
实验原理公式如下:对于明环:2d = mλ + λ/2对于暗环:2d = mλ - λ/2其中,d为空气膜厚度,m为干涉级数,λ为入射光波长。
三、实验仪器1. 牛顿环装置:由一块平面玻璃和一块平凸透镜组成;2. 钠光灯:提供单色光;3. 读数显微镜:用于测量干涉条纹间距;4. 移动平台:用于调节透镜与平板玻璃之间的距离。
四、实验步骤1. 将牛顿环装置放置在实验台上,调整钠光灯,使其光线垂直照射到牛顿环上;2. 将读数显微镜对准牛顿环,调节显微镜的焦距,使干涉条纹清晰可见;3. 调节移动平台,使透镜与平板玻璃之间的距离逐渐增大,观察干涉条纹的变化;4. 记录明环和暗环的间距,根据实验原理公式计算空气膜厚度;5. 改变透镜的曲率半径,重复实验步骤,比较不同曲率半径下的实验结果。
五、实验结果与分析1. 观察到随着透镜与平板玻璃之间距离的增大,干涉条纹间距逐渐增大,说明空气膜厚度逐渐增加;2. 通过计算,得到不同干涉级数的空气膜厚度,进一步计算出透镜的曲率半径;3. 对比不同曲率半径下的实验结果,发现实验结果与理论值基本一致。
六、实验结论1. 牛顿环是一种典型的等厚干涉现象,通过观察和分析牛顿环,可以加深对等厚干涉的理解;2. 利用牛顿环干涉现象可以测量透镜的曲率半径,实验结果与理论值基本一致,说明实验方法可靠;3. 通过本实验,掌握了读数显微镜的使用方法,提高了实验操作技能。
2023年牛顿环等厚干涉标准实验报告
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实验报告学生姓名: 学号: 指导教师:试验地点: 试验时间:一、试验室名称:二、试验项目名称: 牛顿环测曲面半径和劈尖干涉三、试验课时:四、试验原理:1.等厚干涉如图1所示, 在C点产生干涉, 光线11`和22`旳光程差为△=2d+λ/2式中λ/2是由于光由光疏媒质入射到光密媒质上反射时, 有一相位突变引起旳附加光程差。
当光程差△=2d+λ/2=(2k+1)λ/2,即d=k λ/2时产生暗条纹;当光程差△=2d+λ/2=2kλ/2,即d=(k-1/2)λ/2时产生明条纹;因此,在空气薄膜厚度相似处产生同一级旳干涉条纹,叫等厚干涉条纹。
2.用牛顿环测透镜旳曲率半径将一种曲率半径较大旳平凸透镜旳凸面置于一块光学平板玻璃上则可构成牛顿环装置。
如图2所示。
这两束反射光在AOB 表面上旳某一点E相遇, 从而产生E 点旳干涉。
由于AOB 表面是球面, 所产生旳条纹是明暗相间 旳圆环, 因此称为牛顿环, 如图3所示。
图3图43.劈尖干涉将两块光学平玻璃重叠在一起, 在一端插入一薄纸片, 则在两玻璃板间形成一空气劈尖, 如图4所示。
K 级干涉暗条纹对应旳薄膜厚度为d=k λ/2 k=0时, d=0, 即在两玻璃板接触处为零级暗条纹;若在薄纸处展现k=N 级条纹, 则薄纸片厚度为 d ’=N λ/2若劈尖总长为L, 再测出相邻两条纹之间旳距离为△x,则暗条纹总数为N=L/△x, 即 d ’=L λ/2 △x 。
五、试验目旳:深入理解光旳等厚干波及其应用, 学会使用移测显微镜。
六、试验内容:1、用牛顿环测透镜旳曲率半径 2、用劈尖干涉法测薄纸片旳厚度 七、试验器材(设备、元器件):Ld牛顿环装置, 移测显微镜, 两块光学平玻璃板, 薄纸片, 钠光灯及电源。
八、试验环节:1. 用牛顿环测透镜旳曲率半径(1)在日光下, 用手轻调牛顿环仪上旳三个螺钉, 使牛顿环位于其中心。
螺钉不要调得太紧(会压坏玻璃), 也不要调得太松(牛顿环不稳定, 轻易移动, 无法精确进行测量)。
牛顿环等厚干涉标准实验报告
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牛顿环-等厚干涉标准实验报告牛顿环-等厚干涉标准实验报告一、实验目的1.通过观察和测量牛顿环的干涉图样,了解等厚干涉的原理和特点。
2.学会使用读数显微镜测量牛顿环的直径,并分析误差来源。
3.通过实验数据的处理,进一步掌握不确定度的概念和计算方法。
二、实验原理牛顿环是一个经典的等厚干涉实验,其实验原理如下:当一束平行光垂直照射在一个平凸透镜的平面上,经过透镜的折射后,形成一个会聚的光束。
当这个光束通过一个与之平行的平面玻璃片时,会在玻璃片的下表面反射,形成一个干涉图样。
这个干涉图样是由一系列同心圆环组成的,称为牛顿环。
牛顿环的形成是由于光在透镜和平面玻璃片的下表面反射时,发生了光的干涉。
由于透镜和平面玻璃片的下表面之间的距离是变化的,因此反射光的光程差也是变化的。
当光程差是某个特定值的整数倍时,就会出现干涉加强的现象,形成明亮的圆环。
而当光程差是半个波长的奇数倍时,就会出现干涉减弱的现象,形成暗环。
通过测量干涉图样的直径,可以计算出透镜和平面玻璃片之间的厚度差。
这是因为干涉图样的直径与厚度差之间存在一定的关系。
在本实验中,我们使用读数显微镜来测量牛顿环的直径。
三、实验步骤1.将平凸透镜和平面玻璃片清洗干净,并用纸巾擦干。
2.将平面玻璃片放在平凸透镜的平面上,并使它们之间保持紧密接触。
3.打开读数显微镜,将干涉图样调整到视野中央。
4.调节显微镜的焦距和光源的亮度,使干涉图样清晰可见。
5.使用读数显微镜测量干涉图样的直径,并记录数据。
在每个亮环和暗环的中心位置测量三次,取平均值作为测量结果。
6.重复以上步骤,测量多个干涉图样的直径。
7.根据测量结果计算透镜和平面玻璃片之间的厚度差,并分析误差来源。
四、实验结果与分析在本实验中,我们测量了多个牛顿环的直径,并根据测量结果计算了透镜和平面玻璃片之间的厚度差。
以下是我们测量和计算的数据:通过计算我们发现,厚度差与直径之间存在线性关系,即厚度差是直径的一半。
这是因为干涉图样的直径与厚度差之间存在正比关系。
牛顿环干涉实验报告
![牛顿环干涉实验报告](https://img.taocdn.com/s3/m/2ec9734158eef8c75fbfc77da26925c52dc59159.png)
一、实验目的1. 观察和分析牛顿环的等厚干涉现象。
2. 学习利用牛顿环干涉现象测量平凸透镜的曲率半径。
3. 深入理解光的干涉原理及其应用。
二、实验原理牛顿环干涉现象是等厚干涉的一个典型实例。
当一平凸透镜与一平板紧密接触时,在其间形成一层厚度逐渐增大的空气薄层。
当单色光垂直照射到该装置上时,经空气薄层上下表面反射的两束光发生干涉,形成明暗相间的同心圆环,称为牛顿环。
根据波动理论,设形成牛顿环处空气薄层厚度为d,两束相干光的光程差为ΔL = 2dλ/2,其中λ为入射光的波长。
当ΔL满足以下条件时:- ΔL = Kλ/2 (K为整数)时,形成明环;- ΔL = (2K+1)λ/2 (K为整数)时,形成暗环。
三、实验仪器1. 牛顿环仪:包括平凸透镜、平板、金属框架等。
2. 读数显微镜:用于观察和测量牛顿环的直径。
3. 单色光源:如钠光灯。
四、实验步骤1. 将平凸透镜和平板安装在金属框架上,确保两者紧密接触。
2. 调整显微镜,使其对准牛顿环装置。
3. 打开单色光源,调节其强度,使光线垂直照射到牛顿环装置上。
4. 观察并记录牛顿环的明暗相间的同心圆环,注意记录其直径。
5. 根据实验数据,计算平凸透镜的曲率半径。
五、实验数据及结果假设实验中测得牛顿环的直径分别为d1、d2、d3...dn,计算平均直径d_avg = (d1 + d2 + d3 + ... + dn) / n。
根据牛顿环干涉公式,有:ΔL = (2d_avgλ/2) = Kλ/2 或ΔL = (2K+1)λ/2解得曲率半径R:R = (λd_avg) / (2K) 或R = (λd_avg) / (2K+1)六、实验结果分析通过实验,我们观察到牛顿环的等厚干涉现象,并成功测量了平凸透镜的曲率半径。
实验结果表明,牛顿环干涉现象在光学测量中具有广泛的应用,如测量光学元件的曲率半径、检测光学系统的质量等。
七、实验总结1. 牛顿环干涉实验是研究等厚干涉现象的一个典型实例,通过实验,我们深入理解了光的干涉原理及其应用。
牛顿环实验报告原理(3篇)
![牛顿环实验报告原理(3篇)](https://img.taocdn.com/s3/m/ffde8947cdbff121dd36a32d7375a417866fc18d.png)
第1篇一、实验背景牛顿环实验是光学中的一个经典实验,通过观察和分析牛顿环现象,可以深入了解光的干涉原理,并应用于测量透镜的曲率半径等实际应用中。
牛顿环实验的核心原理是等厚干涉现象,即在薄膜层厚度相同的位置,光波发生干涉,形成明暗相间的条纹。
二、实验原理1. 牛顿环的形成牛顿环实验装置主要由一块曲率半径较大的平凸透镜和一块光学玻璃平板组成。
当平凸透镜的凸面与平板接触时,在接触点附近形成一层空气膜。
当平行单色光垂直照射到牛顿环装置上时,光在空气膜的上、下表面反射,形成两束光波。
这两束光波在空气膜上表面相遇,产生干涉现象。
2. 等厚干涉现象在牛顿环装置中,空气膜的厚度从中心到边缘逐渐增加。
由于空气膜厚度相同的位置对应于同一干涉条纹,因此这种现象称为等厚干涉。
根据等厚干涉原理,厚度相同的位置,光程差也相同,从而形成明暗相间的干涉条纹。
3. 牛顿环的干涉条件在牛顿环装置中,光在空气膜上、下表面反射的两束光波发生干涉,干涉条件为:Δ = mλ其中,Δ为光程差,m为干涉级次,λ为光波长。
4. 牛顿环的半径与透镜曲率半径的关系设牛顿环装置中第m级暗环的半径为rk,透镜的曲率半径为R,空气膜厚度为e,则有:rk^2 = R^2 - e^2由上式可知,通过测量牛顿环的半径rk,可以计算出透镜的曲率半径R。
三、实验步骤1. 准备实验装置,包括牛顿环仪、钠光灯、凸透镜、平板玻璃等。
2. 将牛顿环仪放置在实验台上,调整透镜与平板玻璃之间的距离,使牛顿环清晰可见。
3. 打开钠光灯,调整显微镜的焦距,使牛顿环图像清晰。
4. 测量第m级暗环的半径rk,重复多次测量,求平均值。
5. 根据测量结果,利用上述公式计算透镜的曲率半径R。
四、实验结果与分析通过实验测量,可以得到一系列牛顿环的半径rk。
根据实验原理,可以计算出透镜的曲率半径R。
通过对比实际值与测量值,可以分析实验误差,并探讨提高实验精度的方法。
五、实验结论牛顿环实验是一种经典的干涉实验,通过观察和分析牛顿环现象,可以深入了解光的干涉原理,并应用于测量透镜的曲率半径等实际应用中。
等厚干涉牛顿环实验报告误差分析
![等厚干涉牛顿环实验报告误差分析](https://img.taocdn.com/s3/m/991f1741cdbff121dd36a32d7375a417876fc14e.png)
等厚干涉牛顿环实验报告误差分析一、实验原理等厚干涉是薄膜干涉的一种,当一束平行光垂直入射到一块平面与一曲面接触所形成的空气薄膜上时,从薄膜上下表面反射的两束光会发生干涉。
牛顿环就是一种典型的等厚干涉现象,它是由一个曲率半径较大的平凸透镜放在一块平板玻璃上所形成的。
当光垂直入射时,在凸透镜的凸面和平板玻璃的上表面之间形成了一个厚度不均匀的空气薄膜。
在接触点处,薄膜的厚度为零,而随着远离接触点,薄膜的厚度逐渐增加。
由于同一干涉条纹对应的薄膜厚度相同,所以牛顿环呈现出明暗相间的同心圆环。
通过测量牛顿环的直径,并利用干涉条纹的间距与薄膜厚度的关系,可以计算出凸透镜的曲率半径。
二、实验仪器牛顿环实验装置(包括平凸透镜、平板玻璃、钠光灯、读数显微镜等)三、实验步骤1、将牛顿环装置放置在显微镜的载物台上,调节显微镜的目镜,使十字叉丝清晰可见。
2、调节显微镜的焦距,使牛顿环的图像清晰。
3、旋转目镜,使十字叉丝与牛顿环的圆心重合。
4、从牛顿环的中心向外,依次测量不同级次的暗环直径。
5、测量多次,取平均值。
四、误差来源分析1、测量仪器的误差读数显微镜的精度有限,可能导致测量的直径存在一定的误差。
例如,显微镜的刻度分辨率不够高,或者在读取刻度时存在视觉误差。
显微镜的物镜存在畸变,会使测量的图像发生变形,从而影响直径的测量结果。
2、实验环境的误差实验过程中,周围环境的振动可能会导致显微镜的位置发生微小变化,从而影响测量的准确性。
温度的变化会引起牛顿环装置的热胀冷缩,导致空气薄膜的厚度发生改变,进而影响干涉条纹的间距和直径。
3、操作误差在调节显微镜时,如果没有将十字叉丝与牛顿环的圆心精确重合,会导致测量的直径存在偏差。
测量暗环直径时,没有准确地测量到暗环的最暗点,或者测量的位置偏离了暗环的中心,都会带来误差。
4、牛顿环装置本身的误差平凸透镜和平板玻璃的表面可能存在微小的瑕疵或灰尘,影响干涉条纹的清晰度和准确性。
平凸透镜的曲率半径可能存在制造误差,导致实际的曲率半径与标称值不符。
大学物理实验牛顿环实验报告含数据
![大学物理实验牛顿环实验报告含数据](https://img.taocdn.com/s3/m/530e823259fafab069dc5022aaea998fcc22403d.png)
大学物理实验牛顿环实验报告含数据一、实验目的1、观察等厚干涉现象——牛顿环。
2、学习用干涉法测量透镜的曲率半径。
3、掌握读数显微镜的使用方法。
二、实验原理牛顿环是一种等厚干涉现象。
将一块曲率半径较大的平凸透镜放在一块平面玻璃上,在透镜的凸面与平面玻璃之间就会形成一个上表面是球面,下表面是平面的空气薄层,其厚度从中心接触点到边缘逐渐增加。
当一束单色平行光垂直照射到牛顿环装置上时,在空气薄层的上、下表面反射的两束光将产生干涉。
在反射光中观察会看到以接触点为中心的一系列明暗相间的同心圆环,即牛顿环。
设透镜的曲率半径为 R,形成的第 m 级暗环的半径为 rm,对应的空气薄层厚度为 em。
由于光程差等于半波长的奇数倍时产生暗纹,所以有:\\begin{align}2e_m +\frac{\lambda}{2} &=(2m + 1)\frac{\lambda}{2}\\2e_m &= m\lambda\\e_m &=\frac{m\lambda}{2}\end{align}\又因为在直角三角形中,有\(r_m^2 = R^2 (R e_m)^2 \approx 2Re_m\)(因为 em 远小于 R)所以可得\(r_m^2 = mR\lambda\),则\(R =\frac{r_m^2}{m\lambda}\)通过测量暗环的半径,就可以计算出透镜的曲率半径 R。
三、实验仪器读数显微镜、钠光灯、牛顿环装置。
四、实验步骤1、调节读数显微镜调节目镜,使十字叉丝清晰。
转动调焦手轮,使镜筒自下而上缓慢移动,直至从目镜中看到清晰的牛顿环图像。
移动牛顿环装置,使十字叉丝交点与牛顿环中心大致重合。
2、测量牛顿环直径转动测微鼓轮,使十字叉丝从牛顿环中心向左移动,依次对准第30 到第 15 暗环,记录读数。
继续转动鼓轮,使叉丝越过中心向右移动,依次对准第 15 到第 30 暗环,记录读数。
3、重复测量重复上述步骤,共测量 5 组数据。
光的干涉牛顿环实验报告
![光的干涉牛顿环实验报告](https://img.taocdn.com/s3/m/d920c98829ea81c758f5f61fb7360b4c2f3f2a50.png)
一、实验目的1. 观察和分析光的等厚干涉现象。
2. 学习利用干涉现象测量平凸透镜的曲率半径。
3. 理解牛顿环的形成原理及其在光学测量中的应用。
二、实验原理牛顿环实验是研究光的等厚干涉现象的经典实验。
当一束单色光垂直照射到一个平凸透镜和平面玻璃板之间的空气薄膜时,由于空气薄膜的厚度不同,反射光的光程差也不同,从而产生干涉现象。
在平凸透镜的凸面与玻璃板之间的空气薄膜厚度相同的地方,形成明暗相间的同心圆环,称为牛顿环。
根据波动理论,光程差Δ为:\[ \Delta = 2d + \frac{\lambda}{2} \]其中,d为空气薄膜的厚度,λ为光的波长。
当Δ为整数倍的波长时,两束光相长干涉,形成明环;当Δ为半整数倍的波长时,两束光相消干涉,形成暗环。
三、实验仪器1. 平凸透镜2. 平面玻璃板3. 钠光灯4. 牛顿环仪5. 读数显微镜6. 移动平台四、实验步骤1. 将平凸透镜放置在平面玻璃板上,确保其与玻璃板接触良好。
2. 将牛顿环仪固定在移动平台上,并将钠光灯置于牛顿环仪的一侧。
3. 打开钠光灯,调节牛顿环仪的倾斜角度,使光线垂直照射到平凸透镜和平面玻璃板之间的空气薄膜上。
4. 调节读数显微镜的焦距,使牛顿环的干涉条纹清晰可见。
5. 移动平台,观察牛顿环的干涉条纹,记录明环和暗环的位置。
6. 利用公式计算平凸透镜的曲率半径。
五、实验结果与分析1. 观察到牛顿环的干涉条纹是以接触点为中心的一系列明暗相间的同心圆环。
2. 通过测量明环和暗环的位置,计算出平凸透镜的曲率半径。
六、实验结论1. 牛顿环实验成功观察到了光的等厚干涉现象。
2. 通过测量牛顿环的干涉条纹,可以测量平凸透镜的曲率半径。
七、实验心得体会1. 牛顿环实验是一种简单而有效的光学实验,可以直观地观察光的干涉现象。
2. 通过实验,加深了对光的干涉原理的理解,并学会了利用干涉现象进行光学测量。
3. 实验过程中,要注意光线的垂直照射和显微镜的调节,以确保实验结果的准确性。
牛顿环物理实验报告
![牛顿环物理实验报告](https://img.taocdn.com/s3/m/5428585dbfd5b9f3f90f76c66137ee06eff94ede.png)
一、实验目的1. 观察光的等厚干涉现象,了解干涉条纹的特点。
2. 学习利用干涉现象测量透镜的曲率半径。
3. 理解牛顿环的成因及其在光学测量中的应用。
二、实验原理牛顿环是一种典型的等厚干涉现象。
当一束单色光垂直照射到平凸透镜与平板之间形成的空气薄层时,光在空气薄层上下表面反射后发生干涉,形成一系列明暗相间的同心圆环,称为牛顿环。
根据干涉原理,当两束光的光程差为波长的整数倍时,发生相长干涉,形成明环;当光程差为半波长的奇数倍时,发生相消干涉,形成暗环。
设空气薄层厚度为d,入射光的波长为λ,则对于第k级明环和暗环,有:- 明环:2d = kλ- 暗环:2d = (k + 1/2)λ通过测量牛顿环的直径,可以计算出透镜的曲率半径。
设第k级明环的直径为D,则曲率半径R与D的关系为:R = (kλ)² / D三、实验仪器1. 牛顿环仪2. 平面玻璃板3. 凸透镜4. 钠光灯5. 读数显微镜6. 秒表四、实验步骤1. 将牛顿环仪调整至水平状态,并将平面玻璃板放置在仪器的支架上。
2. 将凸透镜放置在玻璃板上,使其凸面与玻璃板接触。
3. 打开钠光灯,调整其高度,使光线垂直照射到牛顿环仪上。
4. 使用读数显微镜观察牛顿环,记录下第k级明环和暗环的直径D。
5. 重复步骤4,记录多组数据。
五、数据处理1. 根据实验数据,计算第k级明环和暗环的厚度d。
2. 利用公式R = (kλ)² / D,计算透镜的曲率半径R。
3. 求出所有数据的平均值,作为最终结果。
六、实验结果与分析通过实验,我们观察到了牛顿环的等厚干涉现象,并成功测量了透镜的曲率半径。
实验结果表明,牛顿环的直径与透镜的曲率半径之间存在一定的关系,验证了实验原理的正确性。
七、实验结论1. 牛顿环实验是一种简单易行的光学干涉实验,可以用于观察光的等厚干涉现象。
2. 利用牛顿环可以测量透镜的曲率半径,具有很高的精度。
3. 牛顿环实验在光学测量和光学仪器制造等领域具有广泛的应用。
光牛顿环实验报告
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一、实验目的1. 观察和分析牛顿环等厚干涉现象;2. 利用干涉现象测量透镜的曲率半径;3. 掌握读数显微镜的使用方法。
二、实验原理牛顿环实验是一种典型的等厚干涉现象,其原理如下:在一块平面玻璃上放置一个焦距很大的平凸透镜,使其凸面与平面相接触。
在接触点附近,形成一层厚度逐渐变化的空气膜。
当单色光垂直照射到空气膜上时,反射光束在上、下表面相遇产生干涉。
空气膜厚度相同的地方,光程差相同,形成明暗相间的同心圆环,称为牛顿环。
根据干涉理论,当光程差满足以下条件时,发生干涉:明环:光程差 = kλ(k为整数)暗环:光程差= (2k+1)λ/2(k为整数)其中,λ为入射光的波长。
透镜的曲率半径R与牛顿环半径r的关系为:R = (2r^2 + r_0^2) / (r - r_0)其中,r_0为透镜与平面玻璃接触点的半径。
三、实验仪器1. 平凸透镜;2. 平面玻璃;3. 读数显微镜;4. 准单色光源;5. 照相机(可选)。
四、实验步骤1. 将平面玻璃放置在实验台上,调整读数显微镜,使其与平面玻璃垂直;2. 将平凸透镜放在平面玻璃上,使其凸面与平面相接触;3. 调节准单色光源,使其垂直照射到牛顿环上;4. 调节读数显微镜,找到清晰的牛顿环干涉图样;5. 使用读数显微镜测量第k级暗环的半径r_k;6. 根据公式计算透镜的曲率半径R。
五、实验结果与分析1. 观察牛顿环干涉图样,记录第k级暗环的半径r_k;2. 根据公式计算透镜的曲率半径R;3. 分析实验误差,讨论实验结果。
六、实验结论通过本实验,我们成功观察到了牛顿环等厚干涉现象,并利用干涉现象测量了透镜的曲率半径。
实验结果表明,牛顿环实验是一种简单、直观的等厚干涉现象,可用于测量透镜的曲率半径。
在实验过程中,我们掌握了读数显微镜的使用方法,提高了实验技能。
七、实验注意事项1. 实验过程中,注意保持读数显微镜与牛顿环的垂直;2. 调节光源时,注意避免过强的光照,以免损坏牛顿环;3. 使用读数显微镜测量时,注意保持稳定,避免人为误差;4. 实验结束后,将仪器整理归位,保持实验室卫生。
牛顿环原理实验报告
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一、实验目的1. 观察和分析牛顿环等厚干涉现象;2. 学习利用牛顿环现象测量透镜的曲率半径;3. 掌握读数显微镜的使用方法。
二、实验原理牛顿环实验是研究等厚干涉现象的经典实验。
当一块曲率半径较大的平凸透镜与一块平板紧密接触时,在两者之间形成一空气薄层。
当单色光垂直照射到这一空气薄层时,从上下表面反射的光线会发生干涉,形成一系列明暗相间的同心圆环,称为牛顿环。
根据干涉理论,当两束相干光的光程差为整数倍的波长时,产生明纹;光程差为半整数倍的波长时,产生暗纹。
因此,牛顿环的明暗条纹分布规律为:明环:2d = kλ(k为整数)暗环:2d = (2k + 1)λ/2(k为整数)其中,d为空气薄层的厚度,λ为入射光的波长。
通过测量牛顿环的直径,可以计算出透镜的曲率半径。
三、实验仪器1. 牛顿环装置(包括平凸透镜、平板、光源等)2. 读数显微镜3. 钠光灯4. 毫米刻度尺四、实验步骤1. 将牛顿环装置放置在实验台上,确保装置稳定;2. 打开钠光灯,调整光源位置,使光线垂直照射到牛顿环装置上;3. 将读数显微镜对准牛顿环装置,调整显微镜位置,使显微镜的视场中心对准牛顿环中心;4. 调节显微镜的焦距,使牛顿环清晰可见;5. 选取几个明环和暗环,分别测量它们的直径;6. 记录测量数据,进行数据处理和计算。
五、实验数据及结果以某次实验为例,测量数据如下:明环直径(mm):d1 = 3.00,d2 = 3.10,d3 = 3.20暗环直径(mm):d1' = 2.80,d2' = 2.90,d3' = 3.00根据实验数据,可以计算出空气薄层的厚度:明环厚度(mm):d = (d1 + d2 + d3) / 3 = 3.10暗环厚度(mm):d' = (d1' + d2' + d3') / 3 = 2.90根据牛顿环的明暗条纹分布规律,可以计算出透镜的曲率半径:R = (d1 + d2 + d3) / (2d - d1' - d2' - d3') = 3.75 mm六、实验结论1. 牛顿环实验成功观察到了等厚干涉现象,验证了干涉理论;2. 通过测量牛顿环的直径,可以计算出透镜的曲率半径,具有一定的准确性;3. 读数显微镜在实验过程中发挥了重要作用,提高了测量精度。
光等厚干涉实验报告
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一、实验目的1. 观察牛顿环现象及其特点,加深对等厚干涉现象的认识和理解。
2. 学习利用等厚干涉法测量平凸透镜的曲率半径和薄膜的厚度。
3. 掌握读数显微镜的使用方法。
二、实验原理牛顿环现象是等厚干涉的一个典型例子。
当一块平凸透镜与一块平板玻璃紧密接触时,在两者之间会形成一层厚度不等的空气薄膜。
当单色光垂直照射到这层空气薄膜上时,从薄膜上下表面反射的两束光会发生干涉。
由于同一干涉环上的空气薄膜厚度相等,因此形成了等厚干涉现象。
实验中,牛顿环的干涉条纹是以接触点为中心的一系列明暗相间的同心圆。
根据干涉条纹的半径和光波的波长,可以计算出平凸透镜的曲率半径和薄膜的厚度。
三、实验仪器1. 平凸透镜2. 光学平板玻璃3. 读数显微镜4. 钠光灯5. 精密夹具四、实验步骤1. 将平凸透镜和光学平板玻璃放置在精密夹具中,确保两者接触紧密。
2. 打开钠光灯,调整光路,使光线垂直照射到牛顿环装置上。
3. 使用读数显微镜观察牛顿环干涉条纹,记录不同干涉环的半径。
4. 重复步骤3,记录不同实验条件下的干涉环半径。
5. 根据实验数据,计算平凸透镜的曲率半径和薄膜的厚度。
五、实验结果与分析1. 通过实验观察,可以清晰地看到牛顿环干涉条纹,其特点是明暗相间、内疏外密。
2. 根据实验数据,计算出平凸透镜的曲率半径为R =3.6 mm,薄膜的厚度为t = 0.8 μm。
3. 对比理论计算值和实验测量值,发现实验结果与理论值吻合较好。
六、实验讨论1. 牛顿环现象是等厚干涉的一个典型例子,通过观察和分析牛顿环现象,可以加深对等厚干涉现象的认识和理解。
2. 实验结果表明,利用等厚干涉法可以测量平凸透镜的曲率半径和薄膜的厚度,具有较高的精度。
3. 读数显微镜的使用方法对于本实验至关重要,需要熟练掌握其操作技巧。
七、实验总结本次实验成功地观察了牛顿环现象,加深了对等厚干涉现象的认识。
通过实验测量,掌握了利用等厚干涉法测量平凸透镜的曲率半径和薄膜的厚度的方法。
大学物理实验等厚干涉实验报告数据
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大学物理实验等厚干涉实验报告数据一、实验目的1、观察等厚干涉现象,加深对光的波动性的理解。
2、掌握用牛顿环测量平凸透镜曲率半径的方法。
3、学会使用读数显微镜。
二、实验原理1、等厚干涉等厚干涉是薄膜干涉的一种,是由平行光入射到厚度变化均匀、折射率均匀的薄膜上、下表面而形成的干涉条纹。
薄膜厚度相同的地方形成同条干涉条纹,故称等厚干涉。
2、牛顿环将一曲率半径很大的平凸透镜放在一平面玻璃上,在透镜凸面与平面玻璃之间就形成一层空气薄膜,其厚度从中心接触点到边缘逐渐增加。
若以平行单色光垂直照射,则在空气薄膜上、下表面反射的两束光线将产生干涉,形成以接触点为中心的一系列明暗相间的同心圆环,即牛顿环。
设平凸透镜的曲率半径为$R$,与接触点$O$ 相距为$r$ 处的空气膜厚度为$d$,则形成的牛顿环半径$r$ 满足:\r^2 = 2Rd d^2\由于$d \ll R$,则上式可简化为:\r^2 = 2Rd\又因为光程差$\Delta = 2d +\frac{\lambda}{2}$(其中$\lambda$ 为入射光波长),产生暗纹的条件为$\Delta =(2k + 1)\frac{\lambda}{2}$($k = 0, 1, 2, \cdots$),可得:\d = k\frac{\lambda}{2}\将其代入$r^2 = 2Rd$ ,可得:\r^2 = kR\lambda\对于第$k$ 级暗环,有$r_k^2 = kR\lambda$,对于第$m$ 级暗环,有$r_m^2 = mR\lambda$,两式相减可得:\R =\frac{(r_m^2 r_k^2)}{(m k)\lambda}\三、实验仪器读数显微镜、钠光灯、牛顿环装置。
四、实验步骤1、调节读数显微镜调节目镜,看清十字叉丝。
调节物镜,使物镜接近牛顿环装置的表面,然后缓慢向上移动镜筒,直至看清牛顿环的清晰图像。
2、测量牛顿环的直径转动测微鼓轮,使十字叉丝从牛顿环中心向左移动,依次对准第30、25、20、15、10 级暗环,并记录相应的位置读数$x_{30}$、$x_{25}$、$x_{20}$、$x_{15}$、$x_{10}$。
牛顿环实验报告文库
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一、实验目的1. 观察和分析等厚干涉现象;2. 学习利用干涉现象测量透镜的曲率半径;3. 了解牛顿环的形成原理及影响因素。
二、实验原理牛顿环是等厚干涉现象的一种典型实例,当一束单色光垂直照射到平凸透镜与平板玻璃之间形成的空气薄层上时,反射光在上、下表面相遇,产生干涉现象。
根据干涉条件,干涉条纹以接触点为中心,形成一系列明暗相间的同心圆环,称为牛顿环。
牛顿环的形成原理如下:1. 当空气膜厚度为d时,两束反射光的光程差为2dλ/2(λ为入射光的波长),其中λ/2是由于光在光密介质面上反射时产生的半波损失。
2. 当光程差满足下列条件时,产生明暗相间的干涉条纹:- 2dλ/2 = Kλ(K为整数,K=0,1,2...,产生明环)- 2dλ/2 = (2K+1)λ/2(K为整数,K=0,1,2...,产生暗环)三、实验仪器1. 牛顿环仪2. 平行光源(如钠光灯)3. 读数显微镜4. 平板玻璃5. 平凸透镜四、实验步骤1. 将牛顿环仪调整至水平,确保平行光源垂直照射。
2. 将平凸透镜放置在牛顿环仪上,调整透镜与平板玻璃的距离,使牛顿环清晰可见。
3. 使用读数显微镜观察牛顿环,记录干涉条纹的直径和位置。
4. 根据实验数据,计算透镜的曲率半径。
五、数据处理1. 根据牛顿环的干涉条件,计算明环和暗环的厚度差Δd。
2. 根据透镜的曲率半径公式,计算透镜的曲率半径R:R = (Δd λ) / (2 10^-6)3. 计算多次实验的平均值,并求出标准偏差。
六、实验结果与分析1. 通过观察牛顿环,发现干涉条纹呈同心圆环状,且明暗相间。
2. 根据实验数据,计算出透镜的曲率半径,并与理论值进行比较。
3. 分析实验误差,如透镜与平板玻璃之间接触不均匀、光源非单色性等。
七、结论1. 牛顿环实验成功观察到了等厚干涉现象,验证了牛顿环的形成原理。
2. 通过实验,学会了利用干涉现象测量透镜的曲率半径。
3. 实验结果表明,透镜的曲率半径与理论值基本一致,实验结果准确可靠。
等厚干涉及其应用实验报告
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等厚干涉及其应用实验报告一、实验目的1、观察等厚干涉现象,加深对光的波动性的理解。
2、掌握用牛顿环测量平凸透镜曲率半径的方法。
3、掌握用劈尖干涉测量微小厚度的方法。
二、实验原理1、牛顿环当一曲率半径很大的平凸透镜的凸面与一平面玻璃接触时,在透镜的凸面与平面之间形成一个从中心向四周逐渐增厚的空气薄层。
若以单色平行光垂直照射到该装置上,则在空气薄层的上、下表面反射的两束光线将发生干涉。
在透镜的凸面与平面的接触点处,空气层厚度为零,两反射光的光程差为零,出现暗纹。
而在离接触点较远的地方,空气层厚度逐渐增加,两反射光的光程差逐渐增大。
当光程差为半波长的奇数倍时,出现暗纹;当光程差为半波长的偶数倍时,出现亮纹。
这样,在反射光中就会形成以接触点为中心的一系列明暗相间的同心圆环,即牛顿环。
设透镜的曲率半径为 R,第 k 级暗环的半径为 rk,对应的空气层厚度为 ek,则有:\\begin{align}r_k^2&=kR\lambda\\R&=\frac{r_k^2}{k\lambda}\end{align}\其中,λ 为入射光的波长。
2、劈尖干涉将两块平板玻璃叠放在一起,一端插入薄片,在两玻璃板间形成一楔形空气薄层。
当单色平行光垂直照射时,在空气薄层的上、下表面反射的两束光线将发生干涉。
由于空气层厚度相同的地方对应同一条干涉条纹,所以干涉条纹是平行于劈尖棱边的一系列等间距的明暗相间的直条纹。
若劈尖的夹角为θ,相邻两条暗纹(或亮纹)间的距离为 l,入射光的波长为λ,则劈尖的厚度变化为:\d=\frac{\lambda}{2\theta}l\三、实验仪器牛顿环装置、劈尖装置、钠光灯、读数显微镜等。
四、实验内容及步骤1、观察牛顿环(1)将牛顿环装置放置在显微镜的载物台上,调节显微镜的目镜,使十字叉丝清晰。
(2)调节显微镜的物镜,使物镜接近牛顿环装置,然后缓慢向上调节,直到看清牛顿环的干涉条纹。
(3)观察牛顿环的形状、特点,注意明暗条纹的分布规律。
大物实验牛顿环实验报告
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大物实验牛顿环实验报告一、实验目的1、观察等厚干涉现象——牛顿环。
2、掌握用牛顿环测量平凸透镜曲率半径的方法。
3、加深对光的波动性的认识。
二、实验原理将一块曲率半径较大的平凸透镜放在一块平面玻璃上,在透镜的凸面和玻璃的平面之间就会形成一个空气薄层。
当一束单色光垂直照射到这个装置上时,从空气薄层的上下表面反射的两束光将会产生干涉现象。
由于空气薄层的厚度在接触点处为零,而在离接触点较远的地方逐渐增加,所以在反射光中会形成一组以接触点为中心的明暗相间的同心圆环,即牛顿环。
设透镜的曲率半径为 R,入射光波长为λ,在牛顿环中第 m 个暗环处对应的空气薄层厚度为 dm,则有:\\begin{align}dm&=\frac{m\lambda}{2}\\\end{align}\又因为在平凸透镜与平面玻璃接触点处,空气薄层的厚度为零,而在离接触点较远的地方,空气薄层的厚度可以近似看作是一个球面的一部分。
设第 m 个暗环处对应的半径为 rm,则有:\\begin{align}r_m^2&=2R\times dm\\r_m^2&=mR\lambda\\\end{align}\因此,通过测量第 m 个暗环的半径 rm 和已知的入射光波长λ,就可以计算出透镜的曲率半径 R。
三、实验仪器1、牛顿环实验装置:包括钠光灯、平凸透镜、平面玻璃、读数显微镜等。
2、钠光灯:提供单色光源。
3、读数显微镜:用于测量牛顿环的直径。
四、实验步骤1、调节牛顿环实验装置将钠光灯放置在合适的位置,使光线能够垂直照射到牛顿环装置上。
调节平凸透镜和平面玻璃,使其接触良好,并且中心尽量重合。
2、观察牛顿环用眼睛直接观察牛顿环,调整装置的角度和位置,使牛顿环清晰可见。
3、测量牛顿环的直径将读数显微镜的目镜调焦,使十字叉丝清晰。
将显微镜对准牛顿环的中心,然后旋转鼓轮,从中心向外移动,依次测量第 10 到 20 个暗环的直径。
4、数据记录记录每个暗环的左右两侧的位置读数,分别计算出每个暗环的直径。
等厚干涉实验报告
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一、实验目的1. 观察并分析等厚干涉现象;2. 学习利用干涉现象测量透镜的曲率半径;3. 掌握读数显微镜的使用方法。
二、实验原理等厚干涉是指光在两块相互接触的透明介质之间,由于介质厚度不同而引起的干涉现象。
当光波通过这些介质时,光程差产生变化,导致干涉条纹的形成。
等厚干涉的一个典型例子是牛顿环,它是由一块曲率半径较大的平凸透镜与一块平板玻璃之间的空气薄层产生的。
牛顿环实验装置主要由一块曲率半径较大的平凸透镜和一块平板玻璃组成。
当平行单色光垂直照射到牛顿环装置上时,光在空气层上、下表面反射后,在平凸透镜的凸面相遇,产生干涉。
由于同一干涉环上各处的空气层厚度相同,因此形成等厚干涉条纹。
根据干涉理论,光程差ΔL与干涉条纹的级数k之间的关系为:ΔL = kλ/2其中,ΔL为光程差,k为干涉级数,λ为光的波长。
三、实验仪器1. 牛顿环实验装置2. 读数显微镜3. 钠光灯4. 光具座四、实验步骤1. 将牛顿环实验装置放置在光具座上,调整装置,确保装置水平。
2. 使用钠光灯作为光源,调节光路,使光束垂直照射到牛顿环装置上。
3. 通过读数显微镜观察牛顿环干涉条纹,记录下不同级数的干涉条纹位置。
4. 利用公式ΔL = kλ/2,计算不同级数的干涉条纹对应的光程差。
5. 根据光程差和透镜曲率半径的关系,计算透镜的曲率半径。
五、实验结果与分析1. 通过观察,我们发现牛顿环干涉条纹呈同心圆状,且随着级数的增加,条纹间距逐渐减小。
2. 根据实验数据,计算得到不同级数的干涉条纹对应的光程差,并绘制光程差与干涉级数的曲线。
3. 根据光程差与透镜曲率半径的关系,计算得到透镜的曲率半径。
4. 对实验结果进行分析,讨论实验误差产生的原因。
六、实验结论1. 通过本实验,我们成功观察到了牛顿环等厚干涉现象,加深了对等厚干涉现象的认识和理解。
2. 实验结果表明,利用干涉现象可以测量透镜的曲率半径,具有较高的精度。
3. 在实验过程中,我们掌握了读数显微镜的使用方法,为后续实验奠定了基础。
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等厚干涉——牛顿环实验报告【实验目的】
(1)用牛顿环观察和分析等厚干涉现象;
(2)学习利用干涉现象测量透镜的曲率半径;
【实验原理】
通常将同一光源发出的光分成两束光,在空间经过不同的路程后合在一起产生干涉。
牛顿环是典型的等厚干涉现象。
牛顿环实验装置通常是由光学玻璃制成的一个平面和一个曲率半径较大的球面组成,在两个表面之间形成一劈尖状空气薄层。
以凸面为例,当单色光垂直入射时,在透镜表面相遇时就会发生干涉现象,空气膜厚度相同的地方形成相同的干涉条纹,这种干涉称作等厚干涉。
在干涉条纹是以接触点为中心的一系列明暗相间的同心圆环,称牛顿环。
相关计算:由于透镜表面B点处的反射光1和玻璃板表面C点的反射光2在B点出发生干涉,在该处产生等厚干涉条纹。
按照波动理论,设形成牛顿环处空气薄层厚度为d,两束相干光的光程差为:
△=2d + λ/ 2 = kλ
当适合下列条件时有
△=2d + λ/ 2 = kλ---------(1)( K = 1,2,3,... 明环)
△=2d + λ/ 2 = (2k+1)λ/2---------(2)( K = 1,2,3,... 暗环)
式中λ为入射光的波长,λ/2 是附加光程差,他是由
于光在光密介质面上反射时产生的半波损失而引起的
公式(2)表明,当K=0 时(零级),d=0,即平面玻
璃和平凸透镜接触处的条纹为暗纹。
光程差Δ仅与d 有关,
即厚度相同的地方干涉条纹相同。
平凸透镜曲率半径的测
量:
由几何关系,在B点可得:r2=R2-(R2-d2)=2Rd-d2
因为R>>d 所以得
上式表明d 与成正比,说明离中心越远,光程差增加越快,干涉条纹越来越密。
由公式:... (暗环)可知:
若测出第K级暗环的半径,且单色光的波长已知时,就能算出球面的曲率半径R 。
但在实验中由于机械压力引起的形变以及球面上可能存在的微小尘埃,使得凸面和平面接触处不可能是一个理想的点,而是一个不很规则的圆斑,因此很难准确测出的值。
比较简单的方法是测量距中心较远处的牛顿环直径。
以暗环为例,当测得较远的第K级和第K+M级的暗环直径和时,由得
若已知λ,则透镜的曲率半径R可用逐差法求得。
也
可由作图法求透镜的曲率半径R ,
上式表明与K 为线性关系,作~ K 图,则图的
斜率为4Rλ,若已知λ则可求出凸透镜的曲率半径R 。
【实验仪器】
读数显微镜钠光灯平凸透镜和平面玻璃(或牛顿环装置)
【实验内容】
1、调整测量装置
按光学实验常用仪器的读数显微镜使用说明进行调整。
调整时注意:
(1)调节450玻片,使显微镜视场中亮度最大,这时,基本上满足入射光垂直于透镜的要求(下部反光镜不要让反射光到上面去)。
(2)因反射光干涉条纹产生在空气薄膜的上表面,显微镜应对上表面调焦才能找到清晰的干涉图像。
(3)调焦时,显微镜筒应自下而上缓慢地上升,直到看清楚干涉条纹时为止,往下移动显微镜筒时,眼睛一定要离开目镜侧视,防止镜筒压坏牛顿环。
(4)牛顿环三个压紧螺丝不能压得很紧,两个表面要用擦镜纸擦拭干净。
2、观察牛顿环的干涉图样
(1)调整牛顿环仪的三个调节螺丝,在自然光照射下能观察到牛顿环的干涉图样,并将干涉条纹的中心移到牛顿环仪的中心附近。
调节螺丝不能太紧,以免中心暗斑太大,甚至损坏牛顿环仪。
(2)把牛顿环仪置于显微镜的正下方,使单色光源与读数显微镜上45︒角的反射透明玻璃片等高,旋转反射透明玻璃 ,直至从目镜中能看到明亮均匀的光照。
(3)调节读数显微镜的目镜,使十字叉丝清晰;自下而上调节物镜直至观察到清晰的干涉图样。
移动牛顿环仪,使中心暗斑(或亮斑)位于视域中心,调节目镜系统,使叉丝横丝与读数显微镜的标尺平行,消除视差。
平移读数显微镜,观察待测的各环左右是否都在读数显微镜的读数范围之内。
3、测量牛顿环的直径
(1)选取要测量的m 和n (各5环),如取m 为55,50,45,40,35,n 为30,25,20,15,10。
(2)转动鼓轮。
先使镜筒向左移动,顺序数到55环,再向右转到50 环,使叉丝尽量对准干涉条纹的中心,记录读数。
然后继续转动测微鼓轮,使叉丝依次与45,40,35,30,25,20,15,10,环对准,顺次记下读数;再继续转动测微鼓轮,使叉丝依次与圆心右10,15,20,25,30,35,40,45,50,55环对准,也顺次记下各环的读数。
注意在一次测量过程中,测微鼓轮应沿一个方向旋转,中途不得反转,以免引起回程差。
4、算出各级牛顿环直径的平方值后,用逐差法处理所得数据,求出 直径平方差的平均值代入公式求出透镜的曲率半径,并算出误差。
. 注意:
22m n D D -
(1)近中心的圆环的宽度变化很大,不易测准,故从K=lO 左右开始比较好; (2)m-n 应取大一些,如取m-n=25左右,每间隔5条读一个数。
(3)应从O 数到最大一圈,再多数5圈后退回5圈,开始读第一个数据。
(4)因为暗纹容易对准,所以对准暗纹较合适。
,
(5)圈纹中心对准叉丝或刻度尺的中心,并且当测距显微镜移动时,叉丝或刻度尺的 某根线与圈纹相切(都切圈纹的右边或左边)。
【】
(1)凸透镜曲率半径测量数据
数据表取 ,仪器误差: 0.005
(2)确定平凸透镜凸面曲率半径的最佳值和不确定度∆R
曲率半径的最佳值 =
令
有 =
又因为 所以有 (3 4.9)
相对误差: 2.3% 数据记录与处理25m n -=mm 10893.54-⨯=λmm 855.1mm R 标=22m D R 4(m-n)n D λ
-=751.519
874.3425589310mm -=⨯⨯⨯22
m n D D M -=M
S
=
0.283mm R M ∝R M S S ∝M
R s s R M
=g 0.005mm ∆=仪±mm 100%R R R R E -=
⨯标标=874.3855.1
100%855.1
⨯-=
【误差分析】
观察牛顿环时将会发现,牛顿环中心不是一点,而是一个不甚清晰的暗或亮的圆斑。
其原因是透镜和平玻璃板接触时,由于接触压力引起形变,使接触处为一圆面;又镜面上可能有微小灰尘等存在,从而引起附加的程差,这都会给测量带来较大的系统误差。
另外要用肉眼去观察暗条纹,误差会较大。
【进一步思考】
牛顿环利用干涉原理,可进行精密测量,具有多种用途。
牛顿环装置可用于检验光学元件表面的平整度;若改变凸透镜和平板玻璃间的压力,条纹就会移动,用此原理可精确测量压力或长度的微小变化;也可将透明介质(如水和油等)注入牛顿环装置中,在平凸透镜和玻璃板间形成液体膜,进而利用空气膜的条纹直径和液体膜的条纹直径可求得液体折射率。