文档介绍：用牛顿环测透镜的曲率半径实验报告实验四用牛顿环测平凸透镜的曲率半径[实验目的] [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;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,这种干涉现象最早为牛顿所发现,故称牛顿环。图m2级干涉暗环的半径为平凸透镜的曲率半径为R,形成的rm,不难证明暗环:rm?mR? 2 以上两式表明,当?已知时,只要测出第m级暗环的半径,即可算出透镜的曲率半径R;相反,当R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m和环的中心,因而利用来准确测量曲率半径R实际上是不可能的。通常将式变成如下形式:??(2m?1)R亮环:rm22? d?dnR?m 4(m?n)? 式中dm和dn分别是第m级和第n级暗环的直径。由式可知,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m?n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R,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] 。移动牛顿环元件使其几何中心对准读数显微镜的物镜。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。 ,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。。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。重复步骤再测一次 22 [数据处理] 22d33?????m?? 同理b2?,b3?,b4? ??????i44 ???102(mm)?(m)R??74?4?5893?10 [注意事项] 。。 ,要从下往上调,防止镜筒与45?玻璃片、牛顿环等元件接触。 ,为了避免出现“空程”,只能单方向前进,不能中途倒退后再前进。[预****思考题] ,读数显微镜也是完好的,但测量时从目镜中看不见干涉条纹,问题可能在哪里?如何调节才能找到干涉条纹?则b? 2在本实验中测量R是,为什么不用计算式rm2d?dn。?mR?,而用R?m 4(m?n)?22 ? ,在反射方向观察这一现象,应是哪两束光相遇而产生的干涉? [分析思考题] ?在什么情况下是亮的? ,对实验结果是否有影响?为什么? 牛顿环中心是亮斑而不是暗斑。测各个直径时,十字刻线交点未通过圆环中心,因而测量的是弦而不是真正的直径。 ? ? 007大学实验报告评分: 课程:学期:指导老师:007年级专业:学号:姓名****惯一个人007 实验3- ,观察牛顿环的条纹特征。。。,移测显微镜,,以其凸面放在一块光学玻璃平板上构成的,如图1所示。平凸透镜的凸面与玻璃平板之间的空气层厚度从中心到边缘逐渐增加,若以平行单色光垂直照射到牛顿环上,则经空气层上、下表面反射的二光束存在光程差,它们在平凸透镜的凸面相遇后,将发生干涉。从透镜上看到的干涉花样是以玻璃接触点为中心的一系列明暗相间的圆环,称为牛顿环。由于同一干涉环上各处的空气层厚度是相同的,因