光的干涉牛頓環(huán)(20211110011258)

1、光的干預(yù) 牛頓環(huán)【實驗?zāi)康摹?、了解牛頓環(huán)等厚干預(yù)的原理和觀察方法2、利用干預(yù)方法測量平 /凸透鏡的曲率半徑3、掌握讀數(shù)顯微鏡的調(diào)節(jié)和使用4、學(xué)習(xí)用逐差法和圖解法處理數(shù)據(jù)，并比擬兩種處理結(jié)果【實驗原理】通常將同一光源發(fā)出的光分成兩束光，在空間經(jīng)過不同的路程后合在一起產(chǎn)生干預(yù)。牛頓環(huán)是典型的等厚干預(yù)現(xiàn)象牛頓環(huán)實驗裝置通常是由光學(xué)玻璃制成的一個平面和一個曲率半徑較大的球面組成， 在兩個外表之間形 成一劈尖狀空氣薄層。以凸面為例，當(dāng)單色光垂直入射時，在透鏡外表相遇時就會 發(fā)生干預(yù)現(xiàn)象，空氣膜厚 度相同的地方形成相同的干預(yù)條紋，這種干預(yù)稱作等厚干預(yù)。 在干預(yù)條紋是以接觸點為中心的一系列明暗相 間的同心

2、圓環(huán)，稱牛頓環(huán)。牛頓環(huán)的形成：由于透鏡外表 B 點處的反射光 1 和玻璃板外表 C 點的反射光 2 在 B 點出發(fā)生干預(yù)，在該處產(chǎn)生等厚干預(yù)條紋。按照波動理論，設(shè)形成牛頓環(huán)處空氣薄層厚度為d，兩束相干光的光程差為： =2d + 入 / 2 = k 入當(dāng)適合以下條件時有 =2d + 入 / 2 = k 入(1)( K = 1 ， 2， 3， . 明環(huán)) =2d + 入 / 2 = (2k+1)入 122)( K = 1 ， 2， 3， . 暗環(huán))式中入為入射光的波長，入/2是附加光程差，他是由于光在光密介質(zhì)面上反射時產(chǎn)生的半波損失而引起公式2說明，當(dāng) K=0時零級，d=0,即平面玻璃和平凸透鏡接

3、 觸處的條紋為暗紋。光程差 僅與d 有關(guān)，即厚度相同的地方干預(yù)條紋相 同。由幾何關(guān)系，在B點可得：平凸透鏡曲率半徑的測量：2 2 2 2 2r =R -(R -d )=2Rd-d因為R»d所以得2R上式說明d與一成正比，說明離中心越遠(yuǎn)，光程差增加越快，干預(yù)條紋越來越密由公式：-.(暗環(huán))可知假設(shè)測出第K級暗環(huán)的半徑：l，且單色光的波長時，就能算出球面的曲率半徑R。但在實驗中由于機械壓力引起的形變以及球面上可能存在的微小塵埃，使得凸面和平面接觸處不可 能是一個理想的點，而是一個不很規(guī)那么的圓斑，因此很難準(zhǔn)確測出1的值。比擬簡單的方法是測量距中心較遠(yuǎn)處的牛頓環(huán)直徑以暗環(huán)為例，當(dāng)測得較遠(yuǎn)的

4、第 K級和第K+M級的暗環(huán)直徑- 和-時，由假設(shè)入，那么透鏡的曲率半徑R可用逐差法求得。也可由作圖法求透鏡的曲率半徑 R， kRX上式說明-與K為線性關(guān)系，作 tK圖，那么圖的斜率為4R入，假設(shè)入那么可求出凸透 鏡的曲率半徑R。【實驗儀器】讀數(shù)顯微鏡鈉光燈平凸透鏡和平面玻璃或牛頓環(huán)裝置實驗步驟】將牛頓環(huán)置于讀數(shù)顯微鏡載物臺上。1 顯微鏡觀察測量區(qū)域內(nèi)的干預(yù)條紋 :準(zhǔn)備: 把顯微鏡目鏡頭螺釘鎖緊 .牛頓環(huán)放置在物鏡下 , 使目鏡靠近身前 .對光： 接通鈉光燈電路鈉光波長 =589.3nm ，待鈉光燈正常發(fā)光 后，調(diào)整光 路，使鈉光垂直投射到牛頓環(huán)裝置上 , 移動顯微鏡 左右方位 , 從目鏡中看到

5、視場被黃 光均勻照亮調(diào)節(jié)目鏡頭看清儀器 : 使圖像最清晰調(diào)節(jié)目鏡頭看清儀器 : 使圖像最清晰均勻照亮顯微鏡調(diào)焦 : 調(diào)節(jié)目鏡使十字準(zhǔn)絲清晰，旋轉(zhuǎn)物鏡調(diào)節(jié)手輪 , 使鏡筒 由最低位置慢 慢上升，邊升邊觀察，直到目鏡中看到清晰的干 涉條紋牛頓環(huán)為止 , 移動顯微鏡 至測量中間區(qū)域 ,微調(diào)物鏡 調(diào)節(jié)手輪 ,進一步微調(diào)焦，使目鏡中看到的叉絲像和牛頓 環(huán)條 紋間無視差為止。 此調(diào)節(jié)要求在測量范圍內(nèi)進行 2測量由牛頓環(huán)測量平/凸透鏡的曲率半徑，調(diào)節(jié)牛頓環(huán)位置，使牛頓環(huán)中心 盡量處于十字準(zhǔn)絲中心轉(zhuǎn)動讀數(shù)顯微鏡鼓輪，觀察準(zhǔn)絲從牛頓環(huán)中央緩緩向左或右 移動 至第20環(huán)， 然后由第20環(huán)反向移動，測量并記錄左第 14暗環(huán)到左第4暗環(huán)的位置讀數(shù)。以后繼續(xù)同方向移動，通過牛頓環(huán)中心后到另一側(cè)，測量并記錄右第4暗環(huán)到右第14暗 環(huán)的位置讀數(shù)。重復(fù)測量兩次3考前須知讀數(shù)顯微鏡在調(diào)節(jié)過程中要防止物鏡與牛頓環(huán)裝置相碰撞*測量牛頓環(huán)直徑過程中為了防止螺距的回程誤差，只能單方向推進。條紋序數(shù)不能數(shù)錯【數(shù)據(jù)記錄】位置K環(huán)數(shù)x(mm)(mm)K(mm)1412 31413左121311外10129切81176105右149