文档介绍：实验四用牛顿环测平凸透镜的曲率半径
[实验目的]

(或作图法)处理数据
[教学方法]
采用启发式,引导式教学方法
[实验原理]
当一曲率半径很大的平凸透镜的凸面与一磨光平玻璃板相接触时,在透镜的凸面与平玻璃板之间将形成一空气薄膜,离接触点等距离的地方,厚度相同。如图1所示,若以波长为的单色平行光投射到这种装置上,则由空气膜上下表面反射的光波将互相干涉,形成的干涉条纹为膜的等厚各点的轨迹,这种干涉是一种等厚干涉,在反射方向观察时,将看到一组以接触点为中心的亮暗相间的圆环
图1
干涉条纹,而且中心是一暗斑(图2a);如果在透射方向观察,则看到的干涉环纹与反射光的干涉环纹的光强分布恰成互补,中心是亮斑,原来亮环处变为暗环,暗环处变为亮环(图2b),这种干涉现象最早为牛顿所发现,故称牛顿环。
(b)
图2
平凸透镜的曲率半径为,形成的级干涉暗环的半径为,不难证明
暗环: (1)
亮环: (2)
以上两式表明,当已知时,只要测出第级暗环(或亮环)的半径,即可算出透镜的曲率半径;相反,当已知时,即可算出,但由于两接触面之间难免附着尘埃,并且在接触时难免发生弹性形变,因而接触处不可能是一个几何点,而是一个圆面,所以近圆心处环纹比较模糊和粗阔,以至难以确切判定环纹的干涉级数和环的中心,因而利用(1)来准确测量曲率半径R实际上是不可能的。通常将(1)式变成如下形式:
(3)
式中和分别是第级和第级暗环的直径。由(3)式可知,任意两环直径的平方差和干涉级数无关,而只与两个环的环序数差有关。只要精确测定两个环的直径就可以准确地算出透镜的曲率半径,但为了减少误差,提高测量精度,必须测量距中心较远的、比较清晰的两个环纹的直径。
[实验任务]

(1)对准。移动牛顿环元件使其几何中心对准读数显微镜的物镜。
(2)调焦。调节目镜使十字叉丝清晰;旋转物镜调节手轮,使镜筒由最低位置缓缓上升,边升边观察,直至目镜中看到聚焦清晰的牛顿环。并保证测量时,显微镜的一根叉丝与显微镜的移动方向垂直,移动时始终保持这根叉丝与各干涉环相切。

(1)转动读数显微镜读数鼓轮,同时在目镜中观察,使十字叉丝由牛顿环中央缓缓的向一侧移动至35环(预计最大测量环数外两环)。。然后自35环起单方向移动十字叉丝测出第33环到第24环的直径的左右两边读数,求得33—24环的直径。测量过程中,不能中途倒退,只能单方向前进。
(2)重复步骤(1)再测一次
[数据处理]
用逐差法求平凸透镜曲率半径.
环序数
项目