实验5-干涉法测微小量

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1、实验报告25系05级鄂雁祺2006年4月22日PB05025003实验题目：干涉法测微小量实验目的：通过本次实验，学习、掌握利用光的干涉原理检验光学元件表面几何特征的方法，同时加深对光的波动性的认识。实验原理：用牛顿环测平凸透镜的曲率半径当曲率半径很大的平凸透镜的凸面放在一平面玻璃上时，在透镜的凸面与平面之间形成一个从中心O向四周逐渐增厚的空气层。当单色光垂直照射下來时,从空气层上下两个表面反射的光束产生干涉。等厚干涉条纹也是一组以O点为中心的明暗相间的同心圆，称为牛顿环。两束光的光程差为A=2(y+-(1)2图7

2、.2.1-1牛顿环干涉条纹的形成式中九为入射光的波长，6是空气层厚度，空气折射率n-lo当光程差A为半波长的奇数倍吋为暗环，若第m个暗环处的空气层厚度为盅，则有3=m~(2)加26«R，可得盅=方⑶式屮如是第m个暗环的半径。由式(2)和式(3)可得=mRX(4)我们将式(4)作一变换，将式中半径心换成直径Dm，展开整理后有D2-D2R=——丄(5)4/?2可见，如果我们测得第m个暗环及第(m+n)个暗环的直径g、D^，就可由式(5)计算透镜的曲率半径R。实验器材：钠灯，牛顿环仪，读数显微镜。实验内容：1.测平凸透镜

3、的曲率半径(1)观察牛顿环1)将牛顿环仪放置在读数显微镜镜筒和入射光调节木架的玻璃片的下方，木架上的透镜要止对着钠光灯窗II,调节玻璃片角度，使通过显微镜FI镜观察时视场最亮。2)调节口镜，看清口镜视场的十字叉丝后，使显微镜筒下降到接近玻璃片，然后缓慢上升，直到观察到干涉条纹，再微调玻璃片角度及显微镜，使条纹更清楚。(2)测牛顿环直径1)使显微镜的十字叉丝交点与牛顿环中心重合，并使水平方向的叉丝与标尺平行(与显微镜筒移动方向平行)。2)转动显微镜测微鼓轮，使显微镜筒沿一个方向移动，同时数出十字叉丝竖丝移过的暗环数，

4、直到竖丝与第65环相切为止。3)反向转动鼓轮，当竖丝与第60环相切时，记录读数显微镜上的位置读数dso，然后继续转动鼓轮，使竖丝依次与第50、40、30、20、10环相切，顺次记下读数d§Q9dw，d3o,d2o,dio<>1)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10、20、30、40、50、60环相切时的读数d〔。、d；（）、心）、/期）、足（）、d；（）。重复测量3次，共测3组数据。数据记录与处理：单位/mm第一次第二次第三次六十环处厶。42.45042.46942.450五十环处血）42.0

5、2142.04042.023四十环处心041.45741.48041.456三十环处〃3040.87240.89340.871二1•环处〃2040.17940.20440」81十环处血39.29639.31839.295反十环处盃.34.28834.29034.281反二十环处d；o33.38433.37133.381反三十环处d；°32.71232.69132.713反四十环处必32.09532.08632.099反五十环处必031.60431.57631.602反六十环处〃；031.11031.09531.11

6、1由DH，得各环直径如下:单位/mm第一次第二次第三次平均值标准差笫六十环的直径11.34011.37411.33911.3510.020第五十环的直径10.41710.46410.42110.4340.026第四十环的直径9.3629.3949.35793710.020第三十环的直径008.1608.2028.1588.1730.025第二十环的直径》206.7956.8336.8006.8090.021第十环的直径久）5.0085.0285.0145.0170.010D-D由7?=——，由2二589.3/?/?

7、2取n=30,则得R值如下:4/7/1单位/mm第一次第二次第三次m=30876.888878.091877.029m=20881.581888.136881.798m=10884.764890.413882.590得R=882.366mmr2_r2不确定度分析：在公式^气产中，分母的各项因子均为常数，则影Uf4712-此,clD响结果不确定度的只冇分子。设F=D：*-D爲式子两边同时进行微分，得Dm+n5^m+nD.n5Urm=3011.3510.015&1730.0190.4636.551m=2010.43

8、40.0206.8090.0160.4676.598m=109.3710.0155.0170.0080.2974.204muR=5.784mmP=0.682则有人=』（2几+如丿+（2几5），故—=所以实验测得的曲率半径为：R=（882.366±5.784）mm置信概率为P=0.68心得体会:1、牛顿环需调整好位置，使其中心止对光源，才能准确读数。2、因读数