文档介绍：光的干涉--牛顿环
【教学目的】
1. 了解读数显微镜的结构和使用方法;
2. 理解牛顿环的干涉原理;
3. 掌握用干涉法测透镜曲率半径的方法。
【教学重点】
1. 学会熟练使用读数显微镜。
2. 理解并掌握牛顿环等厚干涉的原理以及用读数显微镜测平凸透镜的曲率半径的方法。
【教学难点】
1. 掌握调节读数显微镜的步骤。
2. 能够熟练使用读数显微镜准确的测出平凸透镜的曲率半径。
【课程讲授】
提问:1. 读数显微镜的结构怎样以及如何正确使用读数显微镜?
2. 如何使用读数显微镜准确的测出平凸透镜的曲率半径?
一、实验原理
牛顿环仪如图1所示。
图1牛顿环
r
R
h
A
B
图 2 干涉原理和牛顿环
在牛顿环仪里,A、B之间形成了一轴对称劈形空气薄膜。如图2,当平行单色光垂直照射牛顿环仪时,由于透镜下表面所反射的光和平面玻璃片上表面所反射的光发生干涉,在透镜上表面将呈现干涉条纹。这些干涉条纹都是以平凸透镜和平面玻璃片的接触点O为中心的一系列明暗相间的同心圆环,称为牛顿环。
测量表达式:
式中、分别是第、干涉级次暗环的直径。
二、实验仪器
读数显微镜、钠光灯、待测透镜及平板玻璃、光学平晶。
三、实验步骤
1. 调节牛顿环仪。调节牛顿环仪的三个螺丝,使牛顿环面上出现清晰细小的同心圆环且位于圆框中心。
2.,将牛顿环仪置于工作台面上,使其正对着显微镜,通过转动调焦螺丝,使显微镜下降,尽量接近但不接触牛顿环仪。
3. 缓缓旋动目镜,使镜筒内的十字叉丝清晰可见。
4. 把钠灯放在显微镜正前方约20cm处。打开钠灯开关,预热10 min。待发出明亮的黄光后,调节物镜下方的反光镜方向。当在读数显微镜的视场中看到一片明亮的黄光时,就表明有一束平行单色光垂直照射到牛顿环仪上。
5. 一边通过目镜观察牛顿环仪形成的牛顿环,一边缓缓转动调焦螺丝提升显微镜,使干涉条纹清晰。若看到的牛顿环中心与十字叉丝中心不重合,可轻轻移动牛顿环仪,使二者重合。
6. 转动读数鼓轮,使十字叉丝向右移动,直到十字叉丝竖线对准第35暗环线为止(即相切
)。然后反转读数鼓轮,使十字叉丝竖线对准第30暗环线,开始记录位置读数。
m=30级
7. 沿相同方向,继续转动读数鼓轮,使十字叉丝竖线依次对准第29,28,27,26,25,15,14,13,12,11,10暗环线,记录各环直径右端相应的位置读数。
8. 沿相同方向继续转动读数鼓轮,使十字叉丝通过环心后,依次对准第10,11,12,13,14,15,25,26,27,28,29,30暗环线的中心,读记各环直径左端的位置读数。
9. 计算出的不确定度和相对误差E 。
四、数据记录和数据处理
钠黄光波长l== ´10-4 mm
环的级数
m
30
29
28
27
26
25
环的位置
mm
右
左
环的直径
dm
环的级数
n
15
14
13
12
11
10
环的位置
mm
右
左
环的直径
dn
d2m/mm2
d2n/mm2
D=(d2m- d2n )/mm2
数据处理要求:计算以及R的不确定度,写出结果表达式。
(1)计算。

(2)求ΔR