牛顿环实验课件.pptx

《牛顿环实验课件.pptx》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、等厚干涉-牛顿环17世纪初，物理学家牛顿在考察肥皂泡及其他薄膜干涉现象时，把一个玻璃三棱镜压在一个曲率已知的透镜上，偶然发现干涉圆环，并对此进行了实验观测和研究。他发现，用一个曲率半径大的凸透镜和一个平面玻璃相接触，用白光照射时，其接触点出现明暗相间的同心彩色圆环，用单色光照射，则出现明暗相间的单色圆环。这是由于光的干涉造成的，这种光学现象被称为“牛顿环”。一、牛顿环简介1、学会使用钠光灯及熟炼使用读数显微镜2、观察等厚干涉现象3、学习用牛顿环测量球面曲率半径的原理和方法。4、学习逐差法处理数据二、实验目的读数显微镜三、实验仪器钠光源牛顿环装置钠光灯是一种气体放

2、电灯（管内充有金属钠和氩气）。在放电。开启电源的瞬间，氩气放电发出粉红色的光。氩气放电后金属钠被蒸发并放电发出黄色光。钠光在可见光范围内两条谱线的波长分别为589.59nm和589.00nm。这两条谱线很接近，所以可以把它视为单色光源，并取其平均值589.30nm为波长。目镜半反射镜升降旋钮读数标尺读数鼓轮反光镜调节钮物镜读数显微镜读数显微镜使用步骤如下：(1)调节目镜1，直至看清楚十字叉丝，再松开目镜止动旋钮16，转动目镜筒使十字叉丝的一条刻线与导轨平行，然后扭紧止动旋钮。再次调节目镜的聚焦旋钮，使十字叉丝清晰。(2)在外部观察，利用调焦手轮15小心地将镜筒下

3、降到物镜尽可能地接近被观测物体表面，然后通过目镜观察并逐渐向上提升镜筒，至能看到物体的像，再上下微调镜筒，直到像最清晰，且无视差为止。(3)用测微鼓轮9（或6）移动载物平台，使十字叉丝的一条刻线依次与待测物体两端相切时，分别读取两端读数和，则待测物体的长度。四、实验原理等厚干涉：一束单色光垂直照射薄膜，薄膜上下表面反射的两束光产生干涉，薄膜厚度相同的地方对应同一级干涉条纹。空气层钠黄光上表面下表面rk实验任务测曲率半径Rdk斑空气折射率n=1暗条纹k级暗纹的半径曲率半径入射光波长斑（1）零级暗纹两个变量进行处理——逐差法m、n级条纹斑五、实验步骤1.观察牛顿环的

4、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调到牛顿环仪的中心附近。(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角的半透半反镜等高。调节半透半反镜的角度，直至从目镜中能看到明亮均匀的视场。(3)按读数显微镜使用步骤调出清晰的干涉图样。移动牛顿环仪，使牛顿环的圆心与十字叉丝重合；调节目镜系统，使叉丝横刻线与读数显微镜的标尺平行。2.测量牛顿环的直径(1)转动测微鼓轮，先使牛顿环向右移动，顺序数到圆心左侧第35环，再向左返回圆心左侧第32环，使叉丝尽量对准干涉条纹的中心（注），记录读数X3

5、2。然后继续转动测微鼓轮，使叉丝依次与30，28，26，10环对准，顺次记下读数X30，X28，X26，X24，X22，X10，再继续转动测微鼓轮，使叉丝扫过中央暗纹，依次与圆心右侧第10，12，14，32环对准，每隔两环测到-32级，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。注：也可以采用与暗环相切的办法。但如果在左侧与暗环的外圆相切，则在右侧就应与暗环的内圆相切。(2)用逐差法求平凸透镜的的半径R。五、实验步骤读数标尺(似螺旋测微仪)1mm读数:10.000+0.391mm=10.391mm读数

6、鼔轮17101017读数标尺(似螺旋测微仪)1mm空程误差:系统误差，由螺母与螺杆间的间隙造成32101032左右级数m左32右32左30右30左28右28左26右26左24右24左22右22坐标读数直径Dm左右级数n左20右20左18右18左16右16左14右14左12右12左10右10坐标读数直径Dn六、数据表格及处理数据记录表=589.3nmm-n=12单位：mm，数据处理=589.3nmm-n=12单位：mm1.2.3.4.5.R=R±ΔUr=%1、调节显微镜的镜筒时，自下而上缓慢地再上升，反向可能压坏牛顿环。2、在测量时，读数显微镜的测微鼓轮应沿一

7、个方向转动，中途不可倒转。3、环数不可数错，在数的过程中发现环数有变化时，必须重测。4、测量中，应保持桌面稳定，不受振动，不得触动牛顿环装置，否则重测。5、钠光灯开启后直至结束实验再关闭，延长使用寿命。七、注意事项(1)牛顿环的中心在什么情况下是暗的，在什么情况下是亮的？(2)实验中为什么用公式而不用更简单的求R？(3)实验中若遇到下列情况，对实验结果是否有影响？为什么？①牛顿环中心是亮斑而非暗斑。②测各个Dm时，叉丝交点未通过圆环的中心，因而测量的是弦长而非真正的直径。(4)在测量过程中，读数显微镜测微鼓轮为什么只准单方向前进，而不准后退？八、思考题