干涉法測微小量

1、干涉法測微小量段心蕊 PB05000826 （九號臺）一、實驗目的：學習、掌握利用光的干涉原理檢驗光學元件表面幾何特征的方法。二、實驗原理：用牛頓環(huán)測平凸透鏡的曲率半徑如圖所示，光束1、2干涉，全部光束在一起，產(chǎn)生牛頓環(huán)1、2兩束光的光程差為 第m個暗環(huán)處 又， 我們可由求R或由R求。但由于rm不易測準，且實驗者無法看出暗環(huán)真正所處的級數(shù)，故測直徑Dm， 其中n可以觀察出來從而可以計算透鏡的曲率半徑R。三、實驗儀器： 顯微鏡、平凸透鏡、顯示器、玻璃片、鈉光燈。四、實驗內容1 觀察牛頓環(huán)(1)將牛頓環(huán)儀按圖所示放置在讀數(shù)顯微鏡鏡筒和入射光調節(jié)木架的玻璃片的下方，木架上的透鏡要正對著鈉光燈窗口，調

2、節(jié)玻璃片角度，使通過顯微鏡目鏡觀察時視場最亮。(2)調節(jié)目鏡，看清目鏡視場的十字叉絲后，使顯微鏡筒下降到接近玻璃片，然后緩慢上升，直到觀察到干涉條紋，再微調玻璃片角度及顯微鏡，使條紋更清楚。2 測牛頓環(huán)直徑(1)使顯微鏡的十字叉絲交點與牛頓環(huán)中心重合，并使水平方向的叉絲與標尺平行（與顯微鏡筒移動方向平行）。(2)轉動顯微鏡測微鼓輪，使顯微鏡筒沿一個方向移動，同時數(shù)出十字叉絲豎絲移過的暗環(huán)數(shù)，直到豎絲與第65環(huán)相切為止。(3)反向轉動鼓輪，當豎絲與第60環(huán)相切時，記錄讀數(shù)顯微鏡上的位置讀數(shù)d60，然后繼續(xù)轉動鼓輪，使豎絲依次與第50、40、30、20、10環(huán)相切，順次記下讀數(shù)d50，d40，d3

3、0，d20，d10。(4)繼續(xù)轉動鼓輪，越過干涉圓環(huán)中心，記下豎絲依次與另一邊的10、20、30、40、50、60環(huán)相切時的讀數(shù)、。重復測量兩次，共測兩組數(shù)據(jù)。3 用逐差法處理數(shù)據(jù)第60環(huán)的直徑，同理，可求出D50、D40D10，取n=30，求出，計算R和R的標準差。五、實驗數(shù)據(jù)與分析：605040302010d1 (mm)30.61430.11229.59629.00228.30327.398d1(mm)19.38319.84120.37220.9421.6322.524D1 (mm)11.23110.2719.2248.0626.6734.874d2 (mm)19.44619.93220.

4、43721.03821.7122.594d2(mm)30.70830.23829.71829.13728.42827.581D2 (mm)11.26210.3069.2818.0996.7184.987d3 (mm)30.62830.17929.63229.05228.3727.494d3(mm)19.38419.84220.36620.94321.62822.509D3 (mm)11.24410.3379.2668.1096.7424.985D (mm)11.2456710.304679.2578.096.7114.948667=589.3nmm302010D1,m+30(mm)11.231

5、10.2719.224D1,m(mm)8.0626.6734.874(mm2)61.1395260.9645161.3263D2,m+30(mm)11.26210.3069.281D2,m(mm)8.0996.7184.987(mm2)61.2388461.0821161.26679D3,m+30(mm)11.24410.3379.266D3,m(mm)8.1096.7424.985(mm2)60.6716661.3990161.00853(mm2)61.0166761.1485461.200541 對與進行數(shù)據(jù)分析：測量時使用的是分度值為0.01mm的鼓輪 由于其最小刻度為0.01mm,所以

6、 (1) m=10時平均值：標準差：A類不確定度： tp=1.32 則修正后的合成不確定度為 (p=0.68) (p=0.95)(2) m=20時平均值：標準差：A類不確定度： tp=1.32 則修正后的合成不確定度為 (p=0.68) (p=0.95)(3) m=30時平均值：標準差：A類不確定度： tp=1.32 則修正后的合成不確定度為 (p=0.68) (p=0.95) (4) m=40時平均值：標準差：A類不確定度： tp=1.32 則修正后的合成不確定度為 (p=0.68) (p=0.95) (5) m=50時平均值：標準差：A類不確定度： tp=1.32 則修正后的合成不確定度為

7、 (p=0.68) (p=0.95) (6) m=60時平均值：標準差：A類不確定度： tp=1.32 則修正后的合成不確定度為 (p=0.68) (p=0.95)2 對R進行數(shù)據(jù)分析：取對數(shù)求微分系數(shù)取絕對值并改成不確定度符號 最后寫成標準差公式(1) m=10時 (2) m=20時 (3) m=30時 所以 所以透鏡的曲率半徑 六、誤差分析： 1 測量儀器在正常使用過程中測量環(huán)境和儀器性能隨機漲落的影響。 2 由于屏幕的光線問題，導致實驗者所觀察的十字叉絲與牛頓暗環(huán)的相對位置有偏差，從而導致誤差。3由于m越大，暗環(huán)越緊密，實驗者數(shù)錯暗環(huán)數(shù)，從而導致誤差。七、注意事項： 反向轉動鼓輪前，一定先轉到第65環(huán)，再轉回來。八、思考題：1 參看圖7.2.1-6，從空氣膜上下表面反射的光線相遇在D處發(fā)生相干，其光程差為為什么式（1）寫？ 答：由于空氣折射率故所以2牛頓環(huán)的中心級次是多少？是亮斑還是暗斑？你實驗用的牛頓環(huán)中心是亮還是暗？為什么？答：在牛頓環(huán)的中心 由于光線不再下方進入空氣中，故沒有半波損失 是半波長的偶數(shù)倍所以牛頓中心級次是0，并且使