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实验用牛顿环干涉测透镜曲率半径.docx

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实验用牛顿环干涉测透镜曲率半径.docx

上传人:wenjiaosuoa 2022/3/20 文件大小:193 KB

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文档介绍

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预****时必须弄懂以下知识点(实验课上将提问)1、什么是视差?
2、回程误差产生的原因是什么?实验时要如何避免?
3、测量时,为什么必须使目镜的一根十字叉丝与显微镜的移动方向相垂直?
4、测量之前为什么要将镜筒移至标尺的中间度的真实值。
c、由于显微镜的移动是靠测微螺旋丝杆的推动,但螺旋和螺套之间不可能完全密合,存有间隙,如图(四)所示。如果螺旋转动方向发生改变,则必须转过这个间隙后,镜筒才能重新跟着螺旋移动。因此,当读数显微镜沿相反方向对准同一测量目标时,两次读数不相同,由此而产生测量的回程误差。为了防止回程误差,每次测量时,测微手轮应沿同一方向旋转,不要中途返回,若旋过了头,必须退回一圈,再从原方向旋转推进、对准目标、进行测量。
d、使用完毕后,应用保护套罩好仪器,以免灰尘进入丝杆部分。各种光学零件切勿随意拆动,以保持仪器的精度。
[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(五)所示,若以波长为入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形干涉条纹,而且中心是一暗斑,如图(六)(a);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,原来的亮环处变为暗环,暗环处变为亮环,如图(六)
(b),这种干涉现象最早为牛顿所发现,故称为牛顿环。
设透镜L的曲率半径为R,形成的m级干涉暗条纹的半径为rm,m级干涉亮条纹的半径为rm,不难证明rm=JmR人①2
以上两式证明,当入已知时,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R2
已知时,即可算出入。但由于两接触镜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,而是一个圆班,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。为了减小误差,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,例如测量第mi个和m2个暗环(或亮环)的半径,因而①式应修正为2rm=(m+j)R舄③式中m为环序数,(m+j)为干涉级数(j为干涉级修正值),于是r2m2-r2mi=(m2j)_(m1j)R=(m2-m〔)R,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22
rm2-rmiR=r④(m2-mi)'
系曲线,然后从直线的斜率
由式③还可以看出,r2m与m成直线关系,如图(七)所示,其斜率为R入。因此,也可以测出一组暗环(或亮环)的半径、和它们相应的环序数m,作r2m——m的关22rm2-rmik=R入=,算出R,显然和④式的结果是一致的。
[实验内容及步骤]
1、调节牛顿环仪。螺旋的松紧程度要适当即不能拧紧螺旋(若太率半径将偏大。)也不能完全松开(如果受到震动接触点会跑动,实验没办法进行