凸透镜曲率半径测量.ppt

凸透镜曲率半径的测量 大学物理实验 Instructor:赵伟 Email:zhaowei701@163.com 凸透镜曲率半径的测量 实验目的 实验仪器 实验原理 实验内容 注意事项 数据处理 实验目的 观察光的等厚干涉现象,加深理解干涉原理 学习利用牛顿环干涉原理测定平凸透镜的曲率半径的方法 学习读数显微镜的使用 熟悉用逐差法处理数据的方法 实验仪器 读数显微镜 钠光灯 牛顿环装置 读数显微镜 返回 目镜 物镜 上下移动旋钮 水平移动旋钮 读数标尺 读数盘 读数显微镜的读数方法 主尺的分度值为1mm，测微鼓轮共有100个刻度，其份度值为0.01mm，可估读到0.001mm。 主尺 测微鼓轮 15mm 0.506mm 最后读数为：15.506mm 牛顿环 将一曲率半径相当大的平凸玻璃透镜放在一平面玻璃的上面，则在两者之间形成一个厚度随直径变化的空气隙。 空气隙的等厚干涉条纹是一组明暗相间的同心环。该干涉条纹最早被牛顿发现，所以称为牛顿环（Newton -ring） 平凸透镜 平板玻璃 牛顿环干涉条纹的特点 1.分振幅、等厚干涉； 2.明暗相间的同心圆环； 3.级次中心低、边缘高； 4.间隔中心疏、边缘密； 5.同级干涉，波长越短,条纹越靠近中心。 实验原理 等厚干涉 平行光照射到薄介质上，介质上下表面反射的光会在膜表面处发生干涉。介质厚度相等处的两束反射光有相同的相位差，也就具有相同的干涉光强度，这就是等厚干涉。 实验原理 半波损失 波传播过程中，遇到波疏介质反射，反射点入射波与反射波有相同的相位。波由波密介质反射，反射点入射波与反射波的相位差π，光程差为λ/2，即产生了半波损失。 对光波说，来自大折射率介质的反射具有半波损失。 返回 实验原理 光程差： 第k级暗条纹的半径为: 由干涉条件: 明环 暗环 由图可见: 实验原理 由于脏物的存在，那么在暗环条件的公式中就多一项光程差 ,为消除这种误差,采用下列方法 对于第m圈暗环半径 对于第n圈 实验原理 dA1 dA2 dB2 dB1 Dk+m Dk 实验内容 1.启动钠光灯电源。 2.调整读数显微镜半反镜，使目镜中看到均匀明亮的光场。转动读数鼓轮,使显微镜大约在主尺中间位置. 3.调节显微镜目镜,使能看清”十”字叉丝. 4.调节牛顿环仪上的三个螺钉,使干涉条纹呈圆形,并位于透镜中心。把牛顿环放在显微镜的载物台上. 5.调节显微镜筒至最低位置,尽量靠近牛顿环装置,但不能碰到该装置.然后慢慢往上调节,,直到看到清晰的牛顿环的图样.移动牛顿环装置,使”十”字叉丝的交点在牛顿环中心,同时转动目镜,使横向叉丝平行于主尺. 实验内容 6.转动读数鼓轮使叉丝超过第33环，然后倒回到 30环向后移动,当十字准线竖线与30环外测相切时,记录读数显微镜上的读数,然后继续转动鼓轮,使竖线依次与29,28,27,26,25 24,23,22,21环外测相切,并记录读数.过了21环后继续转动鼓轮,越过干涉圆环中心,记录十字准线与右边21,22‥‥30环外切时的读数. 7.数据记录表格,并分别求出第30.29,28,27,26,25 24,23,22,21的半径. 数据记录表格 ( ( ( ( 注意事项 1.在测量时，读数显微镜的测微鼓轮应沿一个方向转动，中途不可倒转。 2.环数不可数错，在数的过程中发现环数有变化时，必须重测。 3.显微镜对牛顿环调焦时,应把显微镜筒降到最低点,然后从上而下慢慢调焦,以防止与玻璃板碰撞. 4.为保护仪器，不要将牛顿环调节螺丝旋得过紧。 5.测量中，应保持桌面稳定，不受振动，不得触动牛顿环装置，否则重测。 数据处理 返回目录页 曲率半径计算 误差分析 曲率半径计算