文档介绍：[实验四] 用牛顿环干涉测定透镜曲率半径
[实验目的]
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[实验仪器]
读数显微镜(编号: )
Na光源(编号: )
牛顿环
[实验原理]
一、牛顿环结构简介
牛顿环是由待测平凸透镜(半径约200~900cm)L和透明平板玻璃P叠合装在金属框架F之中构成的,如图4-1所示,边框上有三个螺旋H,用以调节L和P之间的接触,以改变干涉条纹的形状和位置,调节H时不可旋的过紧,以免接触压力过大引起透镜弹性变形,甚至损坏透镜。
牛顿环是一种振幅分割的干涉仪器,可用来作光的干涉实验,虽然实验装置较简单。单可以测量平凸、平凹透镜中的大曲率半径,且精度较高,% 。
二、测量原理
当透镜的凸面与平玻璃板接触时,在透镜的凸面与平玻璃板之间形成空气薄膜,离接触点等距离的地方,厚度相同。如图4-2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,其干涉图像如图4-3所示。
设透镜L的曲率半径为R,形成M级干涉暗条纹的半径为,M级干涉的亮条纹的半径为,则
= (4-1)
= (4-2)
因接触面不是一个几何点,而是一个不规则的光斑,因此,干涉级数和干涉条纹序数不一定一致,为了减少误差,必须距中心较远的且比较清晰的两个环纹的半径, 和,这里的和分别环序数数,因此4-1式应修正为:
=(m+j)R (4-3)
则:=
(4-4)
从4-3式可看出,与m成直线关系,其-m关系曲线如图(4-4)所示,直线斜率
,从而算出R,显然