文档介绍：用牛顿环干涉测透镜曲率半径【实验目的】1、掌握用牛顿环测定透镜曲率半径的方法;2、通过实验加深对等厚干涉原理的理解。【实验仪器】牛顿环、钠灯、移测显微镜。【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面玻璃相接触时,在透镜的凸面与平玻璃板之间将形成一空气膜,离接触点等距离的一方,厚度相同。如图(1)所示,若以波长为λ的单色平行光投到这种装置上,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明暗相间的圆环形干涉条纹,而且中心是一暗斑,如图2(a)所示;如果在透射方向观察,则看到的干涉条纹与反射光的干涉条纹的光强分布恰成互补,中心是亮斑,原来的亮环处变为暗环,暗环处变为亮环,如果图2(b)所示。这种干涉现象最早为牛顿所发现,故称为牛顿环。图2(a)图2(b)图1设透镜L的曲率半径为R,形成的m级干涉条纹的半径为rm,m级干涉亮条纹的半径为r’m,不难证明(1) (2)以上两式表明,当λ已知时,只要测出第m级暗环(或亮环)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λ。但由于两接触镜面之间难免附着尘埃,并且在接时难免发生弹性形变,因而接触处不可能是一个几何点,而是一个圆斑,所以近圆心处环纹比较模糊和粗阔,以致难以确切判定环纹的干涉级数m,即干涉环纹的级数和序数不一定一致。这样,如果只测量一个环纹的半径,计算结果可能有较大的误差。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半径,。如测量出第m1和第m2个暗环(或亮环)的半径(这里的m1、m2均为环的序数,不一定是干涉级数),因而(1)式应修正为(3)式中m为环序数,(m+j)为干涉级数(j级修正值),于是上式表明,任意两环的半径平方差和干涉级以及环序数无关,而只与两个环的序数之差(m2-m1)有关。因此只要精确测定两个环的半径,由两个半径的平方差值就可准确地算出透镜的曲率半径R,即(4)【实验内容】图31、借助室内灯光,用眼睛直接观察牛顿环,调节牛顿环仪上的螺旋使干涉呈圆形,并位于透镜的中心,但要注意不能拧紧螺旋。2、将仪器按图(3)所示装置好,直接使用单色扩展光源钠灯照明。由光源s发出的光照射到玻璃片G上,使一部分光由G反射进入牛顿环仪。先用眼睛在竖直方向观察,调节玻璃片G的高低及倾斜角度,使显微镜视场中能观察到黄色明亮的视场。3、调节移测显微镜M的目镜,使目镜中看到的叉丝最为清晰。将移测显微镜对准牛顿环的中心,上下移动镜筒,对干涉条纹进行调焦,使看到的环纹尽可能清晰,并与显微镜的测量叉丝之间无视差。测量时,显微镜的叉丝最好调节成其中一根