牛顿环干涉实验的改进及调节技巧

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1、牛顿环干涉实验的改进及调节技巧张明霞(天水师范学院物理与信息科学学院，甘肃天水741001)摘要:在光学实验平台上做牛顿环的干涉实验时，得到理想的干涉图样的矢键是要求各光学元件共轴等高,当光轴严格垂直于牛顿环仪与光轴成45的平玻璃片的反射率和透射率均达到50%时(用迈克耳孙干涉仪中的背面镀有银膜的分光板代替平玻璃片，可以达到反射率和透射率各为50%这一要求)，干涉图样的实验效果最好.在干涉图样的调节过程中，可以先调读数显微镜和牛顿环仪共轴等高，再调光轴垂直于牛顿环仪，然后再插入分光板(或者先粗调读数显微镜分光板和牛顿环仪共轴等高，再调光轴

2、垂直于牛顿环仪)，最后调节光轴和分光板成45；这样就可快速得到理想的干涉图样.矢键词:牛顿环；改进装遗;干涉图样;调节技巧中图分类号:G642.423文献标识码:A引言在《大学物理》光学实验中，牛顿环的干涉实验是一个必做的基础性实验，国内高校物理专山普遍开设了此实验项目据笔者所知，目前大多数高校的牛顿环干涉实验都是在光学实验平台上操作，实验方法是先将各光学元件固定在二维或三维底座上，沿着光学平台上米尺方向安扬光路，同时调节光路得到理想的干涉图样，然后利用读数显微镜测出干涉圆环的直径，从而间接测得凸透镜的曲率半径•为了提高实验效率和测量精度

3、•有一部分教师结合光学实验平台，将CCE成像技术应用到该实验中心糾，其中，有的是把传统的实验方式反射式改为透射式，并且为每个诜学平台配置了一套计算机系统⑶，有的是对牛前环观测系统进行改进，增加基于CMOS传感器和DSP的图像采集与处理的嵌入式子系统心"•逖些改进和探索可以改善干涉图样的观察效果，方便数据的采集及处理，对牛顿环干涉实验教学无疑是有益的.但是笔者以为，此实验的尖键是如何能够怯速调节光路，得到理想的干涉图样,如果没有得到理想的干涉图样，即使引进这些先进的观测系统，也不能提高效率及测暈精度，并且引进这些先迪的观测系统需要的费用很大

4、，对大多数高等院杈尤其是实验经费比较缺乏的地方高校并不适用.笔者对利用光学实验平台做牛顿环干涉实验时容易出现的常见问题进行分析，并简单介绍如何快速调节光路，得到理想干涉图样的两种调亍技巧.常见的问题在光学实验平台上做牛顿环干涉实验吋，实验装置(反射式)如图1所示，此实验中要想得至I理想的干涉图样，各光学元件必须满足如下条件:(1)玻璃片M与光轴的夹角为45：(2)玻璃片M的反射率与透射率各占50%;(3)各光学元件要求共轴等高；(4)牛顿环面和光轴垂直；(5)干涉圆环的中心在牛顿环仪的中心.在光学实验平台上做此实验时，经常会出现以下问题：

5、(1)能够分辨的干涉圆环数目少，一般是20收稿日期:2009203212.作者简介:弓长明®(197⑵，女，甘肃甘谷人，天水师范学院讲师，主要从事大学物理教学与研究.左右，并且干涉圆环多为左右两边相对环心不称，一边清楚一边模糊，这主要是由于各光学元没有达到共轴等高要求,并且牛顿环面和光轴垂直.(1)视场暗淡，主要原因是玻璃片M的反果太低，或者是玻璃片M与光轴夹角不是45者是各光学元件没有达到共轴等高要求，没有射光线进入显微物镜.(2)视场中根本找不着干涉圆环，主要原因是涉圆环在目镜视场之外(干涉圆环中心不在牛环仪中心)，或者安排光路时出现

6、明显错误.笔者结合多年的教学经验，对牛顿环实验干装置稍加改进，总结出两种快速调节光路，得至I想干涉图样的调节方法及调节技巧，解决了以实验中出现的问题.实验装置的改进在牛顿环干涉装置中，用迈克耳孙干涉仪牛分光板％代替平玻璃片M,分光板的背豆有银膜，当实验所舟钠黄光入射到的银脖时，有5()%的能量反射，5()%的能量透射，这村解决了由于玻璃片M的反射率太低形成的晁目镜视场暗淡，学生视力容易疲劳的问题，减小环纹计数误差.干涉图样调节方法与调节技巧方法一(1)先打开钠光灯预热，借助室内灯光用眼醴接观察牛顿环仪,调节框上的螺旋使干涉圆环圆形，并位于

7、透镜中心，调节读数显微镜的目，使目镜中看到的叉丝和刻度线同样清楚，以后再改变镜筒长度“亠，然后，将各光学元件固症底座上，为了便于调节，牛顿环仪和读数显微镜定在三维底座上,分光板固定在二维底座，光轴方向与米尺方向相同.(2)先将读数显微镜直接对准牛顿环仪，目测数显微镜和牛顿环仪共轴等高，然后由近到近慢移动显微镜，在B镜视场中找到牛顿环仪所的像，调节三维底座使像位于视场中央，然后松(3)将分光板插入读数显微镜和牛顿环仪之间，目测分光板与光轴成45角，调节二维底座，按照图1用钠黄光直接照射分光板M.,不用再找干涉圆环，目镜视场中马上就会出现干涉

8、图样，如果视场很亮或很暗，可以稍微改变一下分光板％的方位，直到目镜视场强度刚好适应自己的眼睛，这样就能满足分光板与光轴笊夹角为45：(4)经过以上调节，就可得到理想的干涉回环，接下来利用读数显