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实验一 牛顿环装置 主要内容 一、实验目的 观察等厚干涉现象，用干涉法测量透镜表面的曲率半径 二、实验原理 一个曲率半径很大的平凸透镜，以其凸面朝下，放在一块平面玻璃板上（如附图2），二者之间形成一层厚度由零逐渐增大的空气膜，若对透镜投射单色光，则空气膜下缘面与上缘面反射的光就会互相干涉。从透镜上看到的干涉花样是以玻璃接触点为中心的一组中央疏，边缘密的明暗相间的同心圆环条纹，这就是牛顿环。它是等厚干涉，与接触点等距离的空气厚度是相同的。 从附图2来看，设透镜的曲率半径为R，与接触点O相距为r处的膜厚为d，其中几何关系为： 因Rd，所以可略去，得： 光线应是垂直入射的，计算光程差时还要考虑光波在平面玻璃 上反射会有半波损失，从而带来λ/2的附加光程差，所以总的光程 差为： 产生暗环的条件是： 其中m干涉条纹的级数．综合上面的式子可得到第m级暗环半径为： 　　 从此式可见，只要波长λ为已知，测量出第m级暗环半径rm，即可 得出平凸透镜的曲率半径Ｒ值。但是由于两镜面接触点之间难免存 在着细微的尘埃，使光程差产生难以确定的变化，中央暗点就可变 成亮点或若明若暗。 再者，接触压力引起玻璃的变形会使接触点扩大成一个接触面，以致接 近圆心处的干涉条纹也是宽阔而模糊的。这就给m带来某种程度的不确定 性。为了求得比较准确的测量结果，可以用两个暗环半径rm和rn的平方 差来计算曲率半径Ｒ。因　　　， 两式相减得　　　 所以得：　　　　因m和n有着相同的不确定程度，利用m-n这一相对 性测量恰好消除了由绝对测量的不确定性带来的误差。 三、实验仪器 1、钠光灯 2、半透半反镜 3、二维调整架：SZ-07 4、牛顿环 5、牛顿环直立架：SZ-34 6、读数显微镜架 :SZ-38 7、读数显微镜 8、三维底座：SZ-01 9、通用底座：SZ-04 10、一维底座：SZ-03 四、仪器实物图及原理图（见图3） 五、实验步骤 1、调节牛顿环装置三个螺钉，使接触点O大致在中心，螺钉 的松紧程度合适，太松则接触点不稳定，太紧则将镜压碎， 将牛顿环置于牛顿环直立架上。 2、把全部器件按图十三的顺序摆放在平台上，靠拢后目测 调至共轴。 3、点亮钠光灯，使钠光垂直射到半透半反镜上，调节半透 半反镜的角度和位置。此时显微镜上看到明亮的视场，前后 移动显微镜就可观察到等厚干涉同心圆环。 六、数据处理 可用测微目镜的鼓轮测出Ｋ=20、15、10、5牛顿环直 径，用环差法:m-n=5，再由已知波长λ=5893?和公式 ，可求得顿环透镜的曲率半径R（２０－１５）,Ｒ（１５－１０）和R（１０－５）， 三个值求平均就可以得出牛顿环的曲率半径Ｒ的大小。 七、实验思考题 1、此实验中采取了哪些措施，来避免或减少误差？ 2、牛顿环中央图样是怎样的？若在透镜四周均匀轻微加压，将看到什么现象？ 1、测量中的测微鼓轮只能向同一个方向转动，以防因螺纹中的空程而引起的误差。 2、调节牛顿环装置三个螺钉，使接触点O大致在中心，螺钉的松紧程度合适，太松则接触点不稳定，太紧则将镜压碎 实验二 偏振光分析 主要内容 一、实验目的 观察光的偏振现象，分析偏振光，起偏，定光轴 二、实验原理 （一）偏振光的基本概念 光是电磁波，它的电矢量E和磁矢量H相互垂直，且均垂 直于光的传播方向c，通常用电矢量E代表代表光的振动方 向，并将电矢量E和光的传播方向c所构成的平面称为光振动面。在传播 过程中，电矢量的振动方向始终在某一确定方向的光称为平面偏振光或 线偏振光，如附图4（a）。光源发射的光是由大量原子或分子辐射构成 的。由于大量原子或分子的热运动和辐射的随机性，它们所发射的光的 振动面，出现在各个方面的几率是相同的。故这种光源发射的光对外不 显现偏振的性质，称为自然光附图4（b）。 在发光过程中，有些光的振动面在某个特定方向上出现的几率大于其他方向，即 在较长时间内电矢量在某一方向上较强，这种的光称为部分偏振光，如图附图4 （c）所示，还有一些光，其振动面的取向和电矢量的大小随时间作有规律的变 化，而电矢量末端在垂直于传播方向的平面上的轨迹呈椭圆或圆。这种光称为椭 圆偏振光或圆偏振光。 （二）获得偏振光的常用方法 将非偏振光变成偏振光的过程称为起偏，起偏的装置称为起 偏器。常用的起偏装置主要有： 1、反射起偏器（或透射起偏器） 当自然光在两种媒质的界面上反射和折射时，反射光和 折射光都将成为部分偏振光。当入射角达到某一特定值 时，反射光成为完全偏振光，其振动面垂直于入射面（见附图5）而角 就是布儒斯特角，也称为起偏振角，由布儒斯特定律得