实验3.19 牛顿环

牛顿环实验牛顿环实验实验简介实验目的实验仪器实验原理实验内容数据记录数据处理实验简介“牛顿环”是牛顿在1675年制做天文望远镜时，偶然将一个望远镜的物镜放在平板玻璃上发现的。用白光照射时，接触点出现明暗相间的同心彩色圆环。用单色光照射，则出现明暗相间的单色圆环，这是由于光的干涉造成的，这种光学现象被称为“牛顿环”。牛顿环是一种薄膜等厚干涉。实验目的•1.观察和牛顿环产生的等厚干涉现象，研究其特点；•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目镜物镜上下移动旋钮读数标尺读数鼓轮：水平移动旋钮实验仪器反光镜旋钮牛顿环仪nm30.589钠光灯读数显微镜平凸透镜与平板玻璃组合成牛顿环仪。平板玻璃平凸透镜空气层实验原理一、等厚干涉平行光照射到薄膜介质上，介质上下表面反射的光会在膜表面处发生干涉。介质厚度相等处的两束反射光有相同的相位差，也就具有相同的干涉光强度，这就是薄膜等厚干涉。二、牛顿环将一曲率半径相当大的平凸玻璃透镜放在一平面玻璃的上面，则在两者之间形成一个厚度随直径变化的空气隙。空气隙的等厚干涉条纹是一组明暗相间的同心环。45°平板玻璃钠光源牛顿环仪ABerRCO牛顿环条纹45°平板玻璃平行光三、实验公式：在空气厚度为e的地方，上下表面反射的光的光程差为2e+λ/2，其中后一项是“半波损失”。光程差为(2k+1)λ/2处为干涉暗条纹，得到曲率半径计算公式：ABerRCO)(4)(2222nmDDnmrrRnmnm实验内容一、观测牛顿环1、光源对准目镜筒上的45°平板玻璃，调节平板玻璃方向，使光垂直照在平凸透镜装置上。此时通过目镜可以看到明亮的黄色背景。2、调节目镜清晰地看到十字叉丝，然后由下向上移动显微镜镜筒（为防止压坏被测物体和物镜，不得由上向下移动！），看清牛顿干涉环。二、测量牛顿环直径0351、转动读数鼓轮,观察十字准线竖线从中央缓慢向左（或向右）移至35环，然后反方向自35环向右（或向左）移动，当十字准线竖线与32环外侧相切时，记录读数显微镜上的位置读数x32然后继续转动鼓轮，使竖线依次与31----21环外侧相切，并记录读数。过了21环后继续转动鼓轮，直到十字准线竖线回到牛顿环中心，核对该中心是否是k=0。032322、继续按原方向转动读数鼓轮，越过干涉圆环中心，记录十字准线与右边（或左边）第21--32环内切时的读数，注意从一侧32环移到另一侧32环的过程中鼓轮不能倒转，否则将产生空程误差。1717牛顿环直径空程误差:系统误差，由螺母与螺杆间的间隙造成左17X右17X左右171717DXD实验数据环的级别m323130292827环的位置Xm/mm左右直径Dm环的级别N262524232221环的位置Xn/mm左右直径Dn2n2mDD2n2mDDnm30.589钠光灯数据处理1、用逐差法计算：2n2mDD2n2mDD和2、计算的不确定度：2n2mDD2n2m2n,miADDX16)XX(其中mm005.0B2B2AX3、计算平凸透镜的曲率半径R及不确定度:6)nm)nm(4DDR2n2m（其中)nm(4XRRRR再见