文档介绍：:..一、实验名称:用牛顿环测量透镜的曲率半径二、实验目的:1、 观察光的等厚干涉现象,了解干涉条纹特点。2、 利用干涉原理测透镜曲率半径。3、 学****用逐茅法处理实验数据的方法。三、实验仪器:牛顿环装置(其中透镜的曲率未知)、钠光灯().读数显微镜(附有反射镜)。四、实验原理:将一块曲率半径R较大的平凸透镜的凸面放在一个光学平板玻璃上,使平凸透镜的球面AOB与平面玻璃CD面相切于0点,组成牛顿环装置,如图所示,则在平凸透镜球面与平板玻璃之间形成一个以接触点0为中心向四周逐渐增厚的空气劈尖。当单色平行光束近乎垂直地向AB面入射时,一部分光束在AOB面上反射,一部分继续而进,到COI)面上反射。这两束反射光在AOB面相遇,互相干涉,形成明暗条纹。由于AOB面是球面,与0点等距的各点对0点是对称的,|大I而上述明喑条纹排成如图所示的明暗相间的圆环图样,在中心有一暗点(实际观察是一个圆斑),这些环纹称为牛顿环。图(4)牛顿环装置 图(5)牛顿坏根据理论计算可知,与k级条纹对应的两束相干光的光程差为Ac九A=2w——2式屮e为第k级条纹对应的空气膜的厚度,①为半波损失。2由干涉条件可知,当A=(2/:+l)-伙=0丄2,3,...)时,干涉条纹为喑条纹。即解得e=k— ⑵2设透镜的曲率半径为与接触点0相距为广处空气层的厚度为e,由图4所示几何关系可得F=(R_e)2+『=R2_2Rw+y+r2由于/?〉>£,则孑可以略去。贝U2R由式(2)和式(3)可得第£级暗环的半径为Y=2Re=klU曲式(4)nJ*知,如果单色光源的波长2已知,只需测出第k级暗环的半径I即口J算出平凸透镜的曲率半径反之,如果7?已知,测出•后,就可计算出入射单色光波的波长兄。但是由于平凸透镜的凸面和光学平玻璃平面不可能是理想的点接触;接触压力会引起局部弹性形变,使接触处成为一个圆形平面,干涉环中心为一暗斑;或者空气间隙层中冇了尘埃等因索的存在使得在光程差公式中附加了一项。假设附加厚度为Q(有灰尘时。〉0,手压变形吋GVO),则光程差为A=2(e+«)+—由暗条纹条件2(e+a)+f=(2R+l)f得 e=—A—a2(j、将上式代入式(4)得 r,2=2Re=2Rk--a=kfU-2RaI2但可以取两个暗环半径的平方差来消除它,例如上式屮的。不能直接测量,笫血环和笫〃环,对应半径为rj=mRA-2Rarn2=nRA-2Ra两式相减可得乙:=(m_n)R入所以透镜的曲率半径为又因为暗环的屮心不易确定,故取暗环的直径计算d2-d24(/n-n)A由上式可知,只要测出D,“与Q(分别为第加与第〃条暗环的直径)的值,就能算岀/?或2。五、实验步骤:图3-11-6读数显微镜装置(牛顿环置于载物台上)• 5•°玻璃片&•锁紧螺钉1、调整测量装置实验装置如图所示,读数显微镜的调整方法见重要仪器简介。(1) 用眼睛在牛顿环装置上方观察,若环中心不是黑斑或黑斑偏离中部太远,可以轻轻对牛顿坏框架螺钉进行调节(切勿用力过大,以免损坏透镜)。(2) 启动钠光灯,让读数显微镜上的45°反射片对着钠光灯,然后调