2019等厚干涉,大学物理实验,实验报告,预习报告(完整版)

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1、等厚干涉,大学物理实验,实验报告,预习报告(完整版)　　一.实验目的:　　a.复习与巩固等厚干涉原理，观察等厚干涉现象；b.利用牛顿环测量透镜球面的曲率半径；c.学会消除误差，正确处理数据的方法；　　二.实验仪器:　　读数显微镜，牛顿环装置，单色光源　　三.实验原理:　　牛顿环是一块曲率半径较大的平凸玻璃，以其凸面放在一块光学平板玻璃上构成的，这样平凸玻璃的凸面和平板玻璃的上表面之间形成了一个空气薄层，其厚度中心到边缘逐渐增加，当平行单色光垂直照射到牛顿环上，经空气薄膜层上、下表面反射的光在凸面处相遇将产生干涉。其干涉图样是以玻璃接触点为中心的一组明暗相间的同心

2、圆环(如图9-2所示)。这一现象是牛顿发现的，故称这些环纹为牛顿环。　　四.图9-1产生牛顿环的光路示意图图9-2牛顿环　　　　如图9-1所示，设平凸玻璃面的曲率半径为R，与接触点O相距为r处的空气薄层厚度为e，那么几何关系：　　R2=(R-e)2+r2=R2–2Re+e2+r2　　因R》e，所以e2项可以被忽略，有　　r2e　　(9-1)2R　　现在考虑垂直入射到r处的一束光，它经薄膜层上下表面反射后在凸面处相遇时其光程差　　=2e+/2　　其中/2为光从平板玻璃表面反射时的半波损失，把(9-1)式代入得：　　r2　　(9-2)R2干涉理论，产生暗环的条件为　

3、　(2K1)(K=0，1，2，3，)　　(9-3)　　2从(9-2)式和(9-3)式可以得出，第K级暗纹的半径：　　2KR(K=0，1，2，3，)　　(9-4)rK　　上式可知，如果已知光波波长，只要测出rk，即可求出曲率半径R，反之，已知R也可(9-4)式求出波长。但于接触点处机械压力引起玻璃的形变，使得接触点不可能是一个理想点，而是一个明暗不清的模糊圆斑。或者接触点处不十分干净，空气间隙层中有了尘埃，附加了光程差，干涉环中心为一亮(或暗)斑。无法确定环的几何中心，因此我们通常取两个暗环直径的平方差来计算R。　　根据(9-4)式，第m环暗纹和第n环暗纹的直径可

4、表示为：　　2Dm4mR　　(9-5)　　2Dn4nR　　(9-6)　　把(9-5)式和(9-6)式相减得到：　　22DmDn4(mn)R　　则曲率半径　　22DmDnR　　(9-7)　　4(mn)上式说明，两暗环直径的平方差只与它们相隔几个暗环的数目(m-n)有关，而与它们各自的级别无关。因此我们测量时，只要测出第m环和第n环直径以及数出环数差m-n，即可计算出透镜的曲率半径R。用环数代替级数，而无须确定各环的级数，并且避免了圆心无法准确确定的困难。　　于接触点处玻璃有弹性形变，因此在中心附近的圆环将发生移位，故拟利用远离中心的圆环进行测量。　　四．实验内容与

5、步骤　　1.定性观察　　利用平晶及单色光判断待测透镜的凸面及玻璃的平面，定性直接观察干涉条纹的形状，并作分析，记录，以加深对干涉现象的理解。2.调整仪器　　待测透镜的兔年及平玻璃的平面组成牛顿环装置，令其处于自状态。、　　(2)调整45度反射平面玻璃几显微镜的位置，使入射光几乎垂直入射，并使钠光能充满整个视场。　　调节目镜，看清叉丝；显微镜调焦，看清干涉条文，使叉丝焦点大致在牛顿环的中心位置。　　定性观察待测各环，其左右是否清晰，并皆在读书范围之内。3.定量测量　　从第5环开始，测量20个环的直径，并核对有否数环数错。请慎重考虑：　　如何操作才能消除空程如何核对

6、环的技术有否错误若条纹较粗，如何测量更准确　　完成上述测量后，将牛顿环装置转过90°左右重复测量4.计算　　分别计算R值以其平均值作为待测曲率半径R的结果，计算△R。计算时把波长作为常数，m与m作为自然数处理。　　五．数据记录与数据处理　　数据记录与处理表格:λ=环的级数m右侧环的位置(mm)左侧(mm)环的直径DmDm2环的级数(mm)(mm2)n右侧环的位置(mm)左侧(mm)环的直径DnDn2Dm2-Dn2(mm)(mm2)(mm2)(m)(m)　　24232221201918171615　　14　　13　　12　　11　　10　　9　　8　　7　　6　　

7、5　　DDRmn4(mn)△R22　　R=　　±　　(m)　　六．思考题