【2017年整理】牛顿环实验报告.doc

广东第二师范学院学生实验报告 院（系）名称 物理与信息工程系 班别 姓名 专业名称 电子信息工程 学号 实验课程名称 普通物理实验 实验项目名称 牛顿环 实验时间 2016年 4月 13日 实验地点 物理实验室 实验成绩 指导老师签名 内容包含：实验目的、实验使用仪器与材料、实验步骤、实验数据整理与归纳（数据、图表、计算等）、实验结果与分析、实验心得 【实验目的】： （1）观察等厚干涉现象，理解等厚干涉的原理和特点； (2)学习利用干涉现象测量凸透镜的曲率半径； (3)学会使用读数显微镜测距。 【实验原理】： 在一块平面玻璃上安放上一焦距很大的凸透镜，使其凸面与平面相接触，在接触点附近就形成一层空气膜。当用一平行的准单色光垂直照射时，在空气膜上表面反射的光束和下表面反射的光束在膜上表面相遇相干，形成以接触点为圆心的明暗相间的环状干涉图样，称为牛顿环，其光路示意图如图。 如果已知入射光波长，并测得第k 级暗环的半径 rk，则可求得透镜的曲率半径 R。但实际测量时，由于透镜和平面玻璃接触时，接触点有压力产生形变或有微尘产生附加光程差，使得干涉条纹的圆心和环级确定困难。用直径 Dm、Dn ，有 此为计算R 用的公式，它与附加厚光程差、圆心位置、绝对级次无关，克服了由这些因素带来的系统误差，并且Dm 、Dn 可以是弦长。 【实验使用仪器与材料】： 序号 仪器名称 数量 基本参数 2 钠灯 1 3 牛顿环 1 【实验步骤 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45度玻片，使显微镜视场中亮度最大。 (2)因反射光干涉条纹产生在空气薄膜的上表面，显微镜应对上表面调焦才能找到清晰的干涉图像。 (3)调焦时，显微镜筒应自下而上缓慢地上升，直到看清楚干涉条纹时为止，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)牛顿环三个压紧螺丝不能压得很紧，两个表面要用擦镜纸擦拭干净。 2、观察牛顿环的干涉图样 （1）调整牛顿环仪的三个调节螺丝，在自然光照射下能观察到牛顿环的干涉图样，并将干涉条纹的中心移到牛顿环仪的中心附近。调节螺丝不能太紧，以免中心暗斑太大，甚至损坏牛顿环仪。 （2）把牛顿环仪置于显微镜的正下方，使单色光源与读数显微镜上45度 （3）调节读数显微镜的目镜，使十字叉丝清晰；自下而上调节物镜直至观察到清晰的干涉图样。移动牛顿环仪，使中心暗斑（或亮斑）位于视域中心，调节目镜，使叉丝横丝与读数显微镜的标尺平行，消除视差。平移读数显微镜，观察待测的各环左右是否都在读数显微镜的读数范围之内。 3、测量牛顿环的直径 （1）选取要测量的m和n(各5环)，如取m，n为11,13,15,17,19和20,23,25,27,29。 （2）转动鼓轮。先使镜筒向左移动，顺序数到11环，再向右转到11环，使叉丝尽量对准干涉条纹的中心，记录读数。然后继续转动测微鼓轮，使叉丝依次与左各环对准，顺次记下读数；再继续转动测微鼓轮，使叉丝依次与圆心右各环对准，也顺次记下各环的读数。注意在一次测量过程中，测微鼓轮应沿一个方向旋转，中途不得反转，以免引起回程差。 4、算出各级牛顿环直径的平方值后，求出直径平方差的平均值代入公式求出透镜的曲率半径，并算出误差。 【实验中注意事项 (4)因为暗纹容易对准，所以对准暗纹较合适。 ， (5)圈纹中心对准叉丝或刻度尺的中心，并且当测距显微镜移动时，叉丝或刻度尺的某根线与圈纹相切(都切圈纹的右边或左边)。 【实验整理数据与归纳 分组 1 2 3 4 5 环序 mi 20 23 25 27 29 位置 左/mm 30.242 31.459 31.598 31.743 31.879 右/mm 24.596 24.370 23.238 23.100 23.954 直径 Dmi/mm 5.646 7.089 8.360 8.643 7.925 环序 ni 10 13 15 17 19 位置 左/mm 30.433 30.629 30.811 30.989 30.158 右/mm 25.412 24.203 24.081 24.854 24.700 直径 Dni/mm 5.021 6.426 6.793 6.135 5.458 直径平方差 Dmi2-Dni2/mm2 6.667 8.960 23.745 37.063 33.016 直径平方差平均值 /mm2 21.890 mm 0.929 【实验结果与分析】： 1、观察牛顿环时将会发现，牛顿环中心不是一点，而是一个不甚清晰的暗或亮的圆斑。其原因是透镜和平玻璃板接触时，由于接触压力引起形变，使接触处为一圆面；又镜面上可能有微小灰尘等存在，从而引起附