利用牛顿环测量曲率半径实验孙凯.pptVIP

用牛顿环测定透镜的曲率半径 西南大学 物理实验教学示范中心 普通物理实验 孙 凯 skqtt@swu.edu.cn 西南大学 物理实验教学示范中心 一、实验背景 等厚干涉 劈尖干涉 测膜厚 检验光学元件 表面的平整度 测细丝的直径 牛顿环 斑 测量透镜的曲率半径 可以用来测量光波波长， 用于检测透镜质量 西南大学 物理实验教学示范中心 一、实验背景 17世纪初，物理学家牛顿在考察肥皂泡及其他薄膜干涉现象时，把一个玻璃三棱镜压在一个曲率已知的透镜上，偶然发现干涉圆环，并对此进行了实验观测和研究。 牛顿环 斑 白光 单色光 1.明暗相间的同心圆环； 2.级次中心低、边缘高； 3.间隔中心疏、边缘密； 4.同级干涉，波长越短，条纹越靠近中心。 西南大学 物理实验教学示范中心 二、实验目的 1、学会使用钠光灯及熟炼使用读数显微镜 2、观察等厚干涉现象 3、学习用牛顿环测量球面曲率半径的原理和方法。 西南大学 物理实验教学示范中心 三、实验原理 空气层 等厚干涉：一束单色光垂直照射薄膜，薄膜上下表面反射的两束光产生干涉，薄膜厚度相同的地方对应同一级干涉条纹。 钠黄光 上表面 下表面 rk 曲率半径R dk k级牛顿环半径rk 半波损失 西南大学 物理实验教学示范中心 三、实验原理 空气折射率n=1 暗条纹 k级暗纹的半径 曲率半径 入射光波长 西南大学 物理实验教学示范中心 三、实验原理 （1） 零级暗纹 两个变量进行处理 ——逐差法 m、n级暗条纹 西南大学 物理实验教学示范中心 四、实验仪器 牛顿环仪（R≈1m） 钠光灯（λ≈589.3nm） 读数显微镜（分度值0.01mm） 西南大学 物理实验教学示范中心 四、实验仪器 牛顿环仪 牛顿环的结构包括一个曲率半径很大的平凸透镜和一块平玻璃板，在平凸透镜和平玻璃板之间产生空气薄膜，当单色平行光垂直入射到牛顿环时，可获得等厚干涉条纹。 西南大学 物理实验教学示范中心 四、实验仪器 钠光灯 钠光灯是一种气体放电灯（管内充有金属钠和氩气）。在开启电源的瞬间，氩气放电发出粉红色的光。氩气放电后金属钠被蒸发并放电发出黄色光。 钠光在可见光范围内两条谱线的波长分别为589.59nm和589.00nm。这两条谱线很接近，所以可以把它视为单色光源。取其平均值 钠光灯必须与镇流器串联、在额定电压与额定电流下使用。钠光灯要尽量连续使用。 西南大学 物理实验教学示范中心 四、实验仪器 目镜 物镜 上下移 动旋钮 读数标尺 读数鼓轮 反光镜 读数标尺(似螺旋测微仪) 1mm 读数:10mm+39.1×0.01mm 10.391mm 载物台 西南大学 物理实验教学示范中心 四、实验仪器 钠光灯 牛顿环N G 实验光路布置 西南大学 物理实验教学示范中心 五、实验内容及步骤 1、布置光路。 2、点亮钠光灯，照亮显微镜的视场。 3、调节显微镜（目镜调焦、物镜调焦）。 4、调节牛顿环的位置。 5、转动测微鼓轮，依次对准各环的位置，并记录数据。 6、根据所测数据计算凸透镜的曲率半径R。 西南大学 物理实验教学示范中心 六、实验数据记录 逐差法 计算相对误差 西南大学 物理实验教学示范中心 七、实验注意事项 1、调节显微镜的焦距时，应使物镜筒从待测物移开，使物镜筒自下而上地调节。严禁将镜筒反向调节，以免碰伤和损坏物镜和待测物。 2、在整个测量过程中，十字叉丝中的一条线必须与主尺平行，十字叉丝的走向应与待测物的两个位置连线平行，同时不要将待测物移动。 3、测量中的测微鼓轮只能向一个方向转动，以防因螺纹中的空程而引起的误差。 4、调节时，应预先使显微镜筒标尺位置处在可移动范围的中点，以避免在测量时超出标尺的测量范围。 5、测量过程中，不要碰动牛顿环和震动实验台，以免影响测量的准确性。 西南大学 物理实验教学示范中心 * * * * * * * * * * * * * * * 测到了delta L，还要让学生测量其他三个量，在这里，我们选一个量来测。测量钢丝的长度。然后，让学生测错。讲解原长L必须是从上表面到圆柱体的上表面的距离为有效距离。 * * * * * * * * * * * * * * * 测到了delta L，还要让学生测量其他三个量，在这里，我们选一个量来测。测量钢丝的长度。然后，让学生测错。讲解原长L必须是从上表面到圆柱体的上表面的距离为有效距离。