等厚干涉现象的研究

吉林建筑工程学院教师备课教案专业：基础科学部课程名称：大学物理实验周学时：3总学时：48授课时间：2008.2.25—2008.6.25授课班级：07级：安全、计算机等任课教师：艾淑平实验题目等厚干涉现象的研究实验类型验证实验目的1、观察牛顿环产生的等厚干涉条纹，加深对等厚干涉现象的认识。2、掌握测量平凸透镜曲率半径的方法。3、掌握读数显微镜的使用。4、学习用逐差法处理数据。实验仪器JXD—B型读数显微镜牛顿环仪钠光灯劈尖参考书目《大学物理实验》第一册吴泳华、霍剑青、熊永红主编高等教育出版社2001.6．《大学物理实验》第二册谢行恕、康士秀、霍剑青主编高等教育出版社2001.6．《大学物理实验》第三册李志超、轩植华、霍剑青主编高等教育出版社2001.2．《大学物理实验》第四册霍剑青、吴泳华、刘鸿图主编高等教育出版社2002.1.《物理实验》华中工学院等高等教育出版社重点正确掌握读数显微镜的使用方法，用逐差法处理实验数据，不确定度和有效数字的计算难点使用读数显微镜时，容易引进螺距差；调节H时，螺旋旋得过紧，易引起透镜弹性形变。实验过程安排1、检查学生预习情况，提问并讲解测量牛顿环曲率半径和用劈尖的测量薄片厚度的原理。（共20分钟左右）2、讲解读显微镜、牛顿环的调整的调节方法；（共30分钟左右）（１）接通钠光灯电源，待钠光灯正常发光后，可适当调节45°玻璃片的倾斜度，在目镜中观察从空气层反射回来的光，整个视场应均匀照亮。（２）将镜筒下降，使45°玻璃片接近牛顿环装置但不能碰上，然后缓慢上升，直至在目镜中看到清晰的十字准线和牛顿环像。移动牛顿环装置，使十字准线的交点与牛顿环中心重合。（３）转动读数鼓轮，观察十字准线从中央缓慢向左（或向右）移至25环，然后反方向自25环向右移动，当十字准线竖线与20环至11环外侧相切时，依次记录读数显微镜上的位置读数。过了11环后继续转动鼓轮，越过干涉圆环中心，记录十字准线与右边第11、12、13、14、15、16、17、18、19、20环内外切时的读数。3、讲解用劈尖测纸的厚度（共10分钟左右）先测出10条干涉条纹的长度xl，若纸与劈尖棱边的距离为L，则得到纸的厚度xlLNH2。4、讲解牛顿环的数据处理（共10分钟左右）22nmiDDDmm)(4nmDRiimm51kiiRRmm)1()(12kkRRtUkiiRmm%100RUURrRURRmm5、指导学生完成实验报告，采用逐差法求牛顿环曲率半径，求纸的厚度。（共40分钟左右）6、解答书后思考题。指导并检查测量和计算结果的准确性。（共40分钟左右）实验原理与方法备注（一）牛顿环在平面玻璃板和一曲率半径为R的平凸透镜两者之间形成一层空气薄层。当用单色光垂直照射下来时，从空气上下两个表面反射的光束在空气表面层附近相遇产生干涉，空气层厚度相等处形成相同的干涉条纹。在干涉条纹上，光程差相等处，是以接触点O为中心，半径为r的明暗相间的同心圆，根据牛顿环等厚干涉原理，当单射光垂直入射于牛顿环时，以中心暗环为准，有krRk2，则可计算出平凸透镜的曲率半径为nmDDRnm422。（二）劈尖将两块光学平玻璃板迭在一起，再一端插入一薄片（或细丝等），则在两玻璃板间形成一空气劈尖。当用单色光垂直照射时，和牛顿环一样，在劈尖薄膜上下两表面反射的两束光发生干涉。其光程差22e。显然，当22e212K，K=0,1,2,3,…时，为干涉暗条纹。与K级暗条纹对应的薄纸厚度为2Ke。利用此式，稍作变换即可求出薄片厚度或细丝直径等微小量。作业：书后思考题任意选做一道。教学后记