实验报告-牛顿环.docx

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1、实验报告姓名：张少典班级：F0703028学号：5070309061实验成绩：同组姓名：张伟楠实验日期：2008/03/24指导老师：批阅日期：---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------用CCD成像系统观察牛顿环【实验目的】1、在进一步熟悉光路调整的基础上，用透射光观察等厚干涉现象——牛顿环。2、学习利用干涉现象测量平凸透镜的曲率半径。【实验原理

2、】测量时：rnrn'=Lx理论上：【实验数据记录、结果计算】l数据记录干涉条纹级数n牛顿环像r’n(像素)5179.466197.517212.558227.429240.8810253.3111265.8512277.7313289.0814300.29L=3.918mm定标次数狭缝宽度（像素）L/x1440.050.0089042442.000.0088643440.950.008885L/x=0.008884mm/像素l数据处理干涉条纹级数n牛顿环像r’n(像素)牛顿环rn(mm)rn2(mm2)5179.461.5943232.5418656197.

3、511.7546793.0788987212.551.8882943.5656558227.422.0203994.0820139240.882.1399784.57950510253.312.2504065.06432711265.852.3618115.57815312277.732.4673536.08783213289.082.5681876.59558314300.292.6677767.117031l结果计算与分析斜率α=0.50532R*λ=0.50532mm2λ=589.3nm=5.893*10-4mm所以R=857.5mm2*R*d0-R*

4、λ=0.02857mm2所以d0=3.113e-4mm在这个实验中，误差可能分别来自在图样上画圆时的半径误差，以及在测量缝宽时由于缝宽不能和光轴绝对垂直造成的误差。但由于使用电脑进行像素级别的测量，其他误差应当说是很小的。虽然在最后线性拟合时，截距有较大的误差范围，但由于在计算d0时，R*λ>>截距，故这一误差在最后得到d0值的时候也被控制的很小。【问题思考与讨论】1、对于同一牛顿环装置，反射式干涉环与透射式干涉环有什么异同之处？最明显的区别就是反射式干涉环的中心是暗的，而且亮纹和暗纹和透射式干涉环是相反的。原因是反射式干涉比透射式干涉少了一次半波损失。如右

5、图所示，透射式干涉中，T2经历两次透射，没有半波损失，T4经历了两次半波损失，和T2的相位差恰好是一个波长，因此中央的干涉条纹是加强的，也就是亮纹。再看反射式干涉，T1没有半波损失，而T3经历了一次半波损失，使得两者相位差是半个波长，因此中央的干涉条纹是相消的，形成暗纹。同理，在所有透射式干涉形成亮纹的距离，反射式形成的都是暗纹。反之亦然。2、公式d=r2/2R-d0中d0表示什么意义？因为平凸透镜与平玻璃的接触处是有挤压的，使得实际的接触面积不是一个点而是有一定的大小，而挤压会使得气楔比理论上要窄，因此d会比理论指偏小，从而有一个修正值d03、当用白光照射

6、时，牛顿环的反射条纹与单色光照射时有何不同？白光照射时，由于不同波长的光干涉后形成的条纹各级半径不相等，使得不同波长的图像不重叠。又因为对于确定的一级，半径平方与波长成正比，而白光所包含的光波长是连续的，因此所成的图像将很难分辨亮暗条纹，只是大体上可以看出颜色的“周期性”出现。即从圆心向外看时，颜色的变化取代了亮度的变化。形成了具有一定规律的“颜色条纹”。4、小结这次实验比较顺利，由于很快就在电脑上得到了清晰的图像，因此有时间去让图像变得尽量清楚和完美。在画圆的时候，因为图像清晰，圆心的误差很小，全部控制在了2个像素的范围内。之后的线性拟合也基本让人满意，拟

7、合度达到了0.9997。高中在参加物理竞赛的时候就接触到了牛顿环，并且进行过理论上的推导，但从来没有亲眼观察过牛顿环。这次也算是弥补了这样一个小小的遗憾。但因为电脑原因没有保存下牛顿环的图样还是有一点可惜。