文档介绍：物理论文-等厚干预牛顿环实验报告
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等厚干预——牛顿环实验报告
【关键词】牛顿环、光的干预现象
【实验目的】
(1)用牛顿环观察和分析等厚干预现象;
(2)学****利用干预现象测量透镜的曲率半径;
【实验原理】
通常将同一光源
物理论文-等厚干预牛顿环实验报告
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等厚干预——牛顿环实验报告
【关键词】牛顿环、光的干预现象
【实验目的】
(1)用牛顿环观察和分析等厚干预现象;
(2)学****利用干预现象测量透镜的曲率半径;
【实验原理】
通常将同一光源发出的光分成两束光,在空间经过不同的路程后合在一起产生干预。牛顿环是典型的等厚干预现象。牛顿环实验装置通常是由光学玻璃制成的一个平面和一个曲率半径较大的球面组成,在两个外表之间形成一劈尖状空气薄层。以凸面为例,当单色光垂直入射时,在透镜外表相遇时就会发生干预现象,空气膜厚度相同的地方形成相同的干预条纹,这种干预称作等厚干预。在干预条纹是以接触点为中心的一系列明暗相间的同心圆环,称牛顿环。
相关计算:由于透镜外表B点处的反射光1和玻璃板外表C点的反射光2在B点出发生干预,在该处产生等厚干预条纹。按照波动理论,设形成牛顿环处空气薄层厚度为d,两束相干光的光程差为:
△=2d+λ/2=kλ
当适合以下条件时有
△=2d+λ/2=kλ ---------〔1〕 (K=1,2,3,...明环)
△=2d+λ/2=(2k+1)λ/2---------〔2〕 (K=1,2,3,...暗环)
式中λ为入射光的波长,λ/2是附加光程差,他是由于光在光密介质面上反射时产生的半波损失而引起的
公式〔2〕说明,当K=0时〔零级〕,d=0,即平面玻璃和平凸透镜接触处的条纹为暗纹。光程差Δ仅与d有关,即厚度相同的地方干预条纹相同。平凸透镜曲率半径的测量:
由几何关系,在B点可得:r2=R2-(R2-d2)=2Rd-d2
因为R>>d所以得
上式说明d与成正比,说明离中心越远,光程差增加越快,干预条纹越来越密。
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由公式:...(暗环)可知:
假设测出第K级暗环的半径,且单色光的波长时,就能算出球面的曲率半径R。但在实验中由于机械压力引起的形变以及球面上可能存在的微小尘埃,使得凸面和平面接触处不可能是一个理想的点,而是一个不很规那么的圆斑,因此很难准确测出的值。比较简单的方法是测量距中心较远处的牛顿环直径。以暗环为例,当测得较远的第K级和第K+M级的暗环直径 和时,由得
假设λ,那么透镜的曲率半径R可用逐差法求得。也可由作图法求透镜的曲率半径R,
上式说明与K为线性关系,作~K图,那么图的斜率为4Rλ,假设λ那么可求出凸透镜的曲率半径R。
【实验仪器】
读数显微镜钠光灯平凸透镜和平面玻璃〔或牛顿环装置〕
【实验内容】
1、调整测量装置
按光学实验常用仪器的读数显微镜使用说明进行调整。调整时注意:
(1)调节450玻片,使显微镜视场中亮度最大,这时,根本上满足入射光垂直于透镜的要求(下部反光镜不要让反射光到上面去)。
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(2)因反射光干预条纹产生在空气薄膜的上外表,显微镜应对上外表调焦才能找到清晰的干预图像。
(3)调焦时,显微镜筒应自下而上缓慢地上升,直到看清楚干预条纹时为止,往下移动显微镜筒时,眼睛一定要离开目镜侧视,防止镜筒压坏牛顿环。
(4)牛顿