文档介绍：实验13 用牛顿环测透镜曲率半径当频率相同、振动方向相同、相位差恒定的两束简谐光波相遇时,在光波重叠的区域,某些点合成的光强大于分光强之和,某些点合成光强小于分光强之和,合成光波的光强在空间形成强弱相间的稳定分布,这种现象称为光的干涉。实验中获得相干光的方法一般有两种:分波阵面法和分振幅法。“牛顿环”属于分振幅法产生的等厚干涉现象,它在光学加工中有着广泛的应用,例如测量光学元件的曲率半径等。这种方法适用于测量大的曲率半径。本实验用牛顿环测量薄凸透镜的曲率半径。【实验目的】,加深对光的波动性的认识;;。【实验原理】如图Ⅱ-13-1所示,把一块曲率半径很大的平凸透镜的凸面放在一块光学平板玻璃上,在透镜的凸面和平板玻璃间形成一个上表面是球面,下表面是平面的空气薄层,其厚度从中心接触点到边缘逐渐增加。离接触点等距离的地方,厚度相同,等厚膜的轨迹是以接触点为中心的圆。若一单色光近乎垂直地射到平凸透镜上,光线经空气薄层上下两个面反射后相遇于P点,两相干光的光程差为:(Ⅱ-13-1)式(Ⅱ-13-1)中,为光在平面玻璃上反射时因有相位跃变而产生的附加光程差。当光程差满足=1,2,3,…时,为明条纹=0,1,2,3,…时,为暗条纹可见,在厚度相同的地方为同一级干涉条纹,干涉条纹是明暗相间的同心圆环,称为牛顿环。透镜和平面玻璃的接触点处=0,对应的是零级暗环。根据牛顿环的暗条纹(暗环)条件,当空气厚度满足如下条件:(Ⅱ-13-2)时得到暗条纹。又由图Ⅱ-13-1的几何关系可得(Ⅱ-13-3)因为>>,略去,再把式(Ⅱ-13-2)代入(Ⅱ-13-3),得出暗环半径为(=0,1,2,3,……)     (Ⅱ-13-4)式(Ⅱ-13-4)表明,只要测出第级牛顿环的半径和已知入射光的波长,就可以计算出透镜的曲率半径;相反,当已知时,可以算出。观察牛顿环时将会发现,牛顿环中心不是一个点,而是一个不甚清晰的暗圆斑。其原因是透镜和平玻璃接触时,由于接触压力引起变形,使接触处为一圆面;又因镜面上可能有微小的灰尘等存在,从而引起附加光程差。这都会给测量带来较大的系统错误。我们可以通过测量距中心较远,比较清晰的两个暗环的半径的平方差来清除附加光程差带来的误差。取第和两级暗纹,则对应的半径,根据式(Ⅱ-13-4)为:将两式相减,得可以证明与附加的光程差无关。由于暗环圆心不易确定,故取暗环的直径替换,因而透镜的曲率半径为(Ⅱ-13-5)由式(Ⅱ-13-5)可以看出:(1)与环数差有关。(2)对于,由几何关系可以证明,两同心圆直径的平方差等于对应弦的平方差。因此,测量时无须准确确定环心的位置,只要测出同心暗环对应的弦长即可。本实验中使用的光源为钠光灯,入射光波波长=,只要测出和,就可求得透镜的曲率半径。【实验仪器】JXD-C型读数显微镜,钠光灯,牛顿环装置,45度平面反射玻璃片。【实验内容】用牛顿环测量透镜的曲率半径图Ⅱ-13-Ⅱ-13-2为读数显微镜结构图。调节过程如下:先调节目镜到清楚地看到叉丝,且分别与X,Y轴大致平行,然后将目镜固定紧。调节显微镜的镜筒使其下降。(注意,应该从显微镜外面看,而不是从目镜中看。)靠近牛顿环时,再自下而上缓慢上升,直到从目