牛頓環(huán)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書

1、牛頓環(huán)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書作者：日期:上海電力學(xué)院物理實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書所屬課程：大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)名稱：牛頓環(huán)的測(cè)定面向?qū)I(yè)：電力、熱動(dòng)、信控實(shí)驗(yàn)室名稱：物理實(shí)驗(yàn)室2006年5月、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?、觀察光的干涉現(xiàn)象；2、用牛頓環(huán)測(cè)定透鏡的曲率半徑。、實(shí)驗(yàn)儀器、設(shè)備:名稱型號(hào)、規(guī)格備注牛頓環(huán)R:855.1mm鈉光燈入：5893A°讀數(shù)顯微鏡JCD2-3、原理摘要一、原理：將一曲率半徑較大的平凸透鏡置于一光學(xué)玻璃板上，在透鏡凸面和玻璃板之間就形成空氣薄膜，其厚度從中心到邊緣逐漸增加。當(dāng)平行單色光垂直入射時(shí)，反射光形成干涉圖樣為以接觸點(diǎn)為中心的明暗交替的同心圓環(huán)牛頓環(huán)。其光路如圖：二、公式：Dm d, 4(m

2、n)其中：Dn為第n個(gè)暗環(huán)的直徑；入為入射波波長(zhǎng)。四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與步驟1、 將牛頓環(huán)放置于讀數(shù)顯微鏡工作臺(tái)面上，調(diào)節(jié)平玻璃片，使之與水平成45。2、 調(diào)節(jié)光源、顯微鏡及牛頓環(huán)的位置，以保證有足夠的光反射到讀數(shù)顯微鏡中，并使環(huán)心對(duì)準(zhǔn)叉絲交點(diǎn)。3、 調(diào)節(jié)目鏡，當(dāng)看清叉絲后，擰緊鎖緊螺釘。4、 對(duì)顯微鏡調(diào)焦：先使物鏡靠近物體，緩慢旋轉(zhuǎn)調(diào)焦手輪，使物鏡與牛頓環(huán)距離由小變大，直至象最清晰。5、 緩慢而平穩(wěn)地轉(zhuǎn)動(dòng)測(cè)微鼓輪，使顯微鏡向左移動(dòng)并使目鏡叉絲依次越過(guò)1,2,3,39級(jí)暗環(huán)，并使叉絲與第40暗環(huán)相切。6、 改變鼓輪轉(zhuǎn)動(dòng)方向，使顯微鏡向右移動(dòng)，依次記下左邊第38-20暗環(huán)中偶數(shù)環(huán)的位置的t數(shù)Xk及X-k

3、。繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)鼓輪，越過(guò)第39暗環(huán)并使叉絲與第40暗環(huán)相切。7、 再次改變鼓輪轉(zhuǎn)動(dòng)方向，依次記下左邊第38-20暗環(huán)中偶數(shù)環(huán)的位置的讀數(shù)X-k及Xk。五、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄:X(X10-3m)第一組第二組平均值(X103m)K暗環(huán)直徑(10-3m)Dk=*Xk-X-kX3813.37613.34013.358D38=8.780X3613.49413.46613.480D36=8.542X3413.60913.58413.597D34=8.304X3213.73413.70413.719D32=8.057X3013.86413.84113.853D30=7.804X2813.99213.96813.980

4、D28=7.540X2614.12414.11414.119D26=7.268X2414.26914.24814.259D24=6.989X2214.41214.39414.403D22=6.701X2014.56214.54014.551D20=6.399X2020.93220.96820.950曲率半徑R(m)X-2221.09121.11621.104X-2421.23621.26021.248R10.8585X-2621.38221.39221.387R20.8545X-2821.50921.53021.520R30.8531X3021.63621.67821.657R40.8490X

5、3221.76021.79121.776R50.8466X-3421.88921.91221.901X-3622.01222.03222.022X-3822.13022.14622.138六、數(shù)據(jù)處理1、 曲率半徑的平均值cR1R2R3R4R5R0.8523m52、 標(biāo)準(zhǔn)差(RR)2(R2R)2(RR)2(R4R)2(RR)2510.005m3、 相對(duì)誤差Er0.0060.6%rR4、結(jié)果表示R=(0.852±0.005)mEr=0.6%七、實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)要點(diǎn)及注意事項(xiàng)：1、 對(duì)顯微鏡調(diào)焦時(shí)，切忌使物鏡由上向下進(jìn)行，以避免物鏡與物體相碰而造成事故；2、 牛頓環(huán)中心是暗斑。若為明斑，可采取下

6、述方法解決，用擦鏡紙仔細(xì)地將牛頓環(huán)儀內(nèi)玻璃片與透鏡接觸的兩表面擦干凈即可；3、 測(cè)量時(shí)應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：1) 一次測(cè)量中應(yīng)保持鼓輪沿一個(gè)方向轉(zhuǎn)動(dòng)，中途不可倒轉(zhuǎn)，目的在于避免因螺旋的空轉(zhuǎn)而帶來(lái)誤差；2) 不可數(shù)錯(cuò)環(huán)數(shù)，否則要重測(cè)。八、實(shí)驗(yàn)中某些現(xiàn)象的分析討論1、 牛頓環(huán)各級(jí)條紋間隔有無(wú)變化？并作出相應(yīng)的解釋。答:有變化，因?yàn)榭諝獗∧さ暮穸确蔷€性變化，從而光程差的變化也是非線性的。2、 若牛頓環(huán)中心是亮斑是何原因？答:是因?yàn)榕ｎD環(huán)儀內(nèi)玻璃片與透鏡接觸的兩表面之間有灰塵造成接觸存在空隙。九、實(shí)驗(yàn)尚存在待解決的問(wèn)題:十、預(yù)習(xí)題:1、 牛頓環(huán)是怎樣形成的？它有什么特點(diǎn)？答：利用分振幅的原理形成相干光，從而

7、形成牛頓環(huán)。干涉圖樣是以接觸點(diǎn)為中心的一系列明暗相間的同心圓環(huán)。2、 牛頓環(huán)的中心為什么是不規(guī)則的暗斑？若中心為明斑怎樣消除？答：因?yàn)榕ｎD環(huán)儀內(nèi)玻璃片與透鏡接觸點(diǎn)發(fā)生形變導(dǎo)致；若為明斑，可采取下述方法解決：用擦鏡紙仔細(xì)地將牛頓環(huán)儀內(nèi)玻璃片與透鏡接觸的兩表面擦干凈即可。3、 怎樣對(duì)顯微鏡調(diào)焦？應(yīng)注意什么？怎樣對(duì)目鏡調(diào)焦？答：對(duì)顯微鏡調(diào)焦：先使物鏡靠近物體，緩慢旋轉(zhuǎn)調(diào)焦手輪，使物鏡與牛頓環(huán)距離由小變大，直至象最清晰。對(duì)顯微鏡調(diào)焦時(shí)，切忌使物鏡由上向下進(jìn)行，以避免物鏡與牛頓環(huán)相碰。目鏡調(diào)焦：伸縮目鏡，當(dāng)看清叉絲后，擰緊鎖緊螺釘。4、 怎樣調(diào)整實(shí)驗(yàn)裝置，以保證做到：（1）有足夠的光線反射到測(cè)微顯微鏡中；（2）圓環(huán)中心對(duì)準(zhǔn)叉絲中心，并且當(dāng)顯微鏡移動(dòng)時(shí)，叉絲的某根線與環(huán)相切。答：（1）調(diào)整光源、顯微鏡及牛頓環(huán)的位置。（2）保證叉絲的某根線與顯微鏡移動(dòng)方向垂直。5、為什么一組數(shù)據(jù)的測(cè)量過(guò)程中，必須保持鼓輪轉(zhuǎn)動(dòng)方向一致？答:避免因螺旋的空轉(zhuǎn)而帶來(lái)誤差。卜一、復(fù)習(xí)思考題1、 本實(shí)驗(yàn)所觀察到的干涉條紋與厚度均勻的簿膜干涉條紋有什么異同點(diǎn)？為什么？答:都為同心圓環(huán)，前者間距由稀變密，后者等距離。因?yàn)榍罢呖諝獗∧さ暮穸确蔷€性變化，后者等厚。2、 透射光的牛頓環(huán)是如何形成的？它與反射光的牛頓環(huán)在明暗條紋上有何區(qū)別？為什么？答:由透射光干涉形成