制作人林二妹实践教学中心

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1、制作人：林二妹实践教学中心光学仪器装配与调整目录实验一牛顿环装置实验二偏振光分析实验三自组加双保罗棱镜的正像望远镜实验一牛顿环装置回目录主要内容1实验目的5实验步骤数据处理6实验思考题7实验注意事项8仪器实物图及原理图4实验仪器32实验原理一、实验目的观察等厚干涉现象，用干涉法测量透镜表面的曲率半径二、实验原理一个曲率半径很大的平凸透镜，以其凸面朝下，放在一块平面玻璃板上（如附图2），二者之间形成一层厚度由零逐渐增大的空气膜，若对透镜投射单色光，则空气膜下缘面与上缘面反射的光就会互相干涉。从透镜上看到的干涉花样是以玻璃接触点为中心的一组中央疏，边缘密的明暗相间的同心圆环条纹，

2、这就是牛顿环。它是等厚干涉，与接触点等距离的空气厚度是相同的。从附图2来看，设透镜的曲率半径为R，与接触点O相距为r处的膜厚为d，其中几何关系为：因R>>d，所以可略去，得：图2光线应是垂直入射的，计算光程差时还要考虑光波在平面玻璃上反射会有半波损失，从而带来λ/2的附加光程差，所以总的光程差为：产生暗环的条件是：其中m干涉条纹的级数．综合上面的式子可得到第m级暗环半径为：从此式可见，只要波长λ为已知，测量出第m级暗环半径rm，即可得出平凸透镜的曲率半径Ｒ值。但是由于两镜面接触点之间难免存在着细微的尘埃，使光程差产生难以确定的变化，中央暗点就可变成亮点或若明若暗。再者，接触压

3、力引起玻璃的变形会使接触点扩大成一个接触面，以致接近圆心处的干涉条纹也是宽阔而模糊的。这就给m带来某种程度的不确定性。为了求得比较准确的测量结果，可以用两个暗环半径rm和rn的平方差来计算曲率半径Ｒ。因　　　，两式相减得所以得：　　　　因m和n有着相同的不确定程度，利用m-n这一相对性测量恰好消除了由绝对测量的不确定性带来的误差。三、实验仪器1、钠光灯2、半透半反镜3、二维调整架：SZ-074、牛顿环5、牛顿环直立架：SZ-346、读数显微镜架:SZ-387、读数显微镜8、三维底座：SZ-019、通用底座：SZ-0410、一维底座：SZ-03四、仪器实物图及原理图（见图3）图

4、3五、实验步骤1、调节牛顿环装置三个螺钉，使接触点O大致在中心，螺钉的松紧程度合适，太松则接触点不稳定，太紧则将镜压碎，将牛顿环置于牛顿环直立架上。2、把全部器件按图十三的顺序摆放在平台上，靠拢后目测调至共轴。3、点亮钠光灯，使钠光垂直射到半透半反镜上，调节半透半反镜的角度和位置。此时显微镜上看到明亮的视场，前后移动显微镜就可观察到等厚干涉同心圆环。六、数据处理可用测微目镜的鼓轮测出Ｋ=20、15、10、5牛顿环直径，用环差法:m-n=5，再由已知波长λ=5893Å和公式，可求得顿环透镜的曲率半径R（２０－１５）,Ｒ（１５－１０）和R（１０－５），三个值求平均就可以得出牛顿环

5、的曲率半径Ｒ的大小。七、实验思考题1、此实验中采取了哪些措施，来避免或减少误差？2、牛顿环中央图样是怎样的？若在透镜四周均匀轻微加压，将看到什么现象？1、测量中的测微鼓轮只能向同一个方向转动，以防因螺纹中的空程而引起的误差。2、调节牛顿环装置三个螺钉，使接触点O大致在中心，螺钉的松紧程度合适，太松则接触点不稳定，太紧则将镜压碎实验注意事项实验二偏振光分析回目录主要内容1实验目的5实验步骤数据处理6实验思考题7实验注意事项8仪器实物图及原理图4实验仪器32实验原理一、实验目的观察光的偏振现象，分析偏振光，起偏，定光轴二、实验原理（一）偏振光的基本概念光是电磁波，它的电矢量E和磁

6、矢量H相互垂直，且均垂直于光的传播方向c，通常用电矢量E代表代表光的振动方向，并将电矢量E和光的传播方向c所构成的平面称为光振动面。在传播过程中，电矢量的振动方向始终在某一确定方向的光称为平面偏振光或线偏振光，如附图4（a）。光源发射的光是由大量原子或分子辐射构成的。由于大量原子或分子的热运动和辐射的随机性，它们所发射的光的振动面，出现在各个方面的几率是相同的。故这种光源发射的光对外不显现偏振的性质，称为自然光附图4（b）。在发光过程中，有些光的振动面在某个特定方向上出现的几率大于其他方向，即在较长时间内电矢量在某一方向上较强，这种的光称为部分偏振光，如图附图4（c）所示，还

7、有一些光，其振动面的取向和电矢量的大小随时间作有规律的变化，而电矢量末端在垂直于传播方向的平面上的轨迹呈椭圆或圆。这种光称为椭圆偏振光或圆偏振光。图4abc（二）获得偏振光的常用方法将非偏振光变成偏振光的过程称为起偏，起偏的装置称为起偏器。常用的起偏装置主要有：1、反射起偏器（或透射起偏器）当自然光在两种媒质的界面上反射和折射时，反射光和折射光都将成为部分偏振光。当入射角达到某一特定值时，反射光成为完全偏振光，其振动面垂直于入射面（见附图5）而角就是布儒斯特角，也称为起偏振角，由布儒斯特定律得例如，当光