等厚干涉實(shí)驗(yàn)

1、等厚干涉實(shí)驗(yàn)等厚干涉實(shí)驗(yàn)等厚干涉實(shí)驗(yàn)等厚干涉實(shí)驗(yàn)名詞解釋名詞解釋儀器介紹儀器介紹實(shí)驗(yàn)內(nèi)容實(shí)驗(yàn)內(nèi)容操作要點(diǎn)操作要點(diǎn)數(shù)據(jù)處理數(shù)據(jù)處理問題思考問題思考名詞解釋名詞解釋等厚干涉半波損失牛頓環(huán)等厚干涉等厚干涉平行光照射到薄介質(zhì)上，介質(zhì)平行光照射到薄介質(zhì)上，介質(zhì)上下表面反射的光會(huì)在膜表面處發(fā)上下表面反射的光會(huì)在膜表面處發(fā)生干涉。介質(zhì)厚度相等處的兩束反生干涉。介質(zhì)厚度相等處的兩束反射光有相同的相位差，也就具有相射光有相同的相位差，也就具有相同的干涉光強(qiáng)度，這就是等厚干涉同的干涉光強(qiáng)度，這就是等厚干涉。 半波損失半波損失 波傳播過程中，遇到波疏波傳播過程中，遇到波疏介質(zhì)反射，反射點(diǎn)入射波與反射波介質(zhì)反射，反射

2、點(diǎn)入射波與反射波有相同的相位。波由波密介質(zhì)反射，有相同的相位。波由波密介質(zhì)反射，反射點(diǎn)入射波與反射波的相位差反射點(diǎn)入射波與反射波的相位差，光程差為光程差為/2，即產(chǎn)生了半波損失。，即產(chǎn)生了半波損失。對(duì)光波說，來自大折射率介質(zhì)的對(duì)光波說，來自大折射率介質(zhì)的反射具有半波損失。反射具有半波損失。 牛頓環(huán)牛頓環(huán)將一曲率半徑相將一曲率半徑相當(dāng)大的平凸玻璃透鏡放當(dāng)大的平凸玻璃透鏡放在一平面玻璃的上面，在一平面玻璃的上面，則在兩者之間形成一個(gè)則在兩者之間形成一個(gè)厚度隨直徑變化的空氣厚度隨直徑變化的空氣隙。隙?？諝庀兜牡群窀煽諝庀兜牡群窀缮鏃l紋是一組明暗相間涉條紋是一組明暗相間的同心環(huán)。該干涉條紋的同心環(huán)。該

3、干涉條紋最早被牛頓發(fā)現(xiàn)，所以最早被牛頓發(fā)現(xiàn)，所以稱為牛頓環(huán)（稱為牛頓環(huán)（Newton -Newton -ringring）牛頓環(huán)牛頓環(huán)當(dāng)一束平行單色光垂直當(dāng)一束平行單色光垂直入射時(shí)，由空氣層上下入射時(shí)，由空氣層上下表面反射的光將在空氣表面反射的光將在空氣層上表面處發(fā)生干涉，層上表面處發(fā)生干涉，形成一組平行于交棱的形成一組平行于交棱的明暗相間、等間距的直明暗相間、等間距的直條紋。條紋。Ld儀器介紹儀器介紹讀數(shù)顯微鏡鈉燈平凸透鏡劈尖劈尖讀數(shù)顯微鏡讀數(shù)顯微鏡 目鏡目鏡物鏡物鏡上下移動(dòng)旋鈕上下移動(dòng)旋鈕水平移動(dòng)旋鈕水平移動(dòng)旋鈕讀數(shù)標(biāo)尺讀數(shù)標(biāo)尺讀數(shù)盤讀數(shù)盤鈉燈鈉燈 鈉光燈是一種氣體放電燈。在放電管內(nèi)充鈉光

4、燈是一種氣體放電燈。在放電管內(nèi)充有金屬鈉和氬氣。開啟電源的瞬間，氬氣放有金屬鈉和氬氣。開啟電源的瞬間，氬氣放電發(fā)出粉紅色的光。氬氣放電后金屬鈉被蒸電發(fā)出粉紅色的光。氬氣放電后金屬鈉被蒸發(fā)并放電發(fā)出黃色光。發(fā)并放電發(fā)出黃色光。 鈉光在可見光范圍內(nèi)兩條譜線的波長(zhǎng)分別鈉光在可見光范圍內(nèi)兩條譜線的波長(zhǎng)分別為為589.59nm589.59nm和和589.00nm589.00nm。這兩條譜線很接近，。這兩條譜線很接近，所以可以把它視為單色光源，并取其平均值所以可以把它視為單色光源，并取其平均值589.30nm589.30nm為波長(zhǎng)。為波長(zhǎng)。 平凸透鏡平凸透鏡 平凸透鏡與平板玻璃組合成牛頓環(huán)實(shí)驗(yàn)樣平凸透鏡與

5、平板玻璃組合成牛頓環(huán)實(shí)驗(yàn)樣品。品。平凸透鏡平凸透鏡平板玻璃平板玻璃劈尖劈尖成實(shí)驗(yàn)樣品。成實(shí)驗(yàn)樣品。平板玻璃平板玻璃平板玻璃平板玻璃薄紙片薄紙片實(shí)驗(yàn)內(nèi)容實(shí)驗(yàn)內(nèi)容實(shí)驗(yàn)公式實(shí)驗(yàn)公式 1.牛頓環(huán)牛頓環(huán) 2.劈尖劈尖 1.1. 2.2.1.牛頓環(huán)牛頓環(huán) 在空氣厚度為在空氣厚度為e e的地方，的地方，上下表面反射的光的光程上下表面反射的光的光程差為差為2e+/2，光程差為光程差為(2k+1) /2處為干涉暗條紋，處為干涉暗條紋，得到曲率半徑計(jì)算公式：得到曲率半徑計(jì)算公式：ABerRCO)(4)(2222nmDDnmrrRnmnm2.劈尖劈尖條紋，又由條紋，又由得到薄紙片厚度的計(jì)算得到薄紙片厚度的計(jì)算公式：

6、公式：操作要點(diǎn)操作要點(diǎn)儀器布置觀測(cè)干涉條紋測(cè)量直徑測(cè)量薄紙片厚度儀器布置儀器布置觀測(cè)牛頓環(huán)和劈尖干涉條紋觀測(cè)牛頓環(huán)和劈尖干涉條紋光源對(duì)準(zhǔn)目鏡筒上的光源對(duì)準(zhǔn)目鏡筒上的4545 平板玻璃，調(diào)節(jié)平板平板玻璃，調(diào)節(jié)平板玻璃方向，使光垂直照在平凸透鏡裝置上。此玻璃方向，使光垂直照在平凸透鏡裝置上。此時(shí)通過目鏡可以看到明亮的黃色背景。時(shí)通過目鏡可以看到明亮的黃色背景。被測(cè)物體放到載物平臺(tái)上，被測(cè)物體放到載物平臺(tái)上，調(diào)節(jié)目鏡清晰地看調(diào)節(jié)目鏡清晰地看到十字叉絲，然后由下向上移動(dòng)顯微鏡鏡筒到十字叉絲，然后由下向上移動(dòng)顯微鏡鏡筒（為防止壓壞被測(cè)物體和物鏡，不得由上向下（為防止壓壞被測(cè)物體和物鏡，不得由上向下移動(dòng)！

7、），看清牛頓干涉環(huán)。移動(dòng)！），看清牛頓干涉環(huán)。用同樣的方法觀察劈尖干涉的條紋。用同樣的方法觀察劈尖干涉的條紋。 測(cè)量牛頓環(huán)直徑測(cè)量牛頓環(huán)直徑取取m=15，n=5。橫向改變顯微鏡筒位置，。橫向改變顯微鏡筒位置，使叉絲由第使叉絲由第15圈外向第圈外向第15圈移動(dòng)直至叉絲圈移動(dòng)直至叉絲交點(diǎn)與之重合，讀取交點(diǎn)與之重合，讀取C15，繼續(xù)朝同一方向，繼續(xù)朝同一方向移動(dòng)叉絲至第移動(dòng)叉絲至第5圈讀取圈讀取C5 ；仍按原方向移動(dòng)；仍按原方向移動(dòng)叉絲（為防止產(chǎn)生空程差），越過中央暗叉絲（為防止產(chǎn)生空程差），越過中央暗環(huán)，按同樣方法讀取環(huán)，按同樣方法讀取C5 、C15 。 將牛頓環(huán)旋轉(zhuǎn)若干角度，重復(fù)以上測(cè)量共將牛頓

8、環(huán)旋轉(zhuǎn)若干角度，重復(fù)以上測(cè)量共6次次。 測(cè)量薄紙片厚度測(cè)量薄紙片厚度由于相鄰條紋之間的距離很小，為了減小由于相鄰條紋之間的距離很小，為了減小測(cè)量誤差，通常測(cè)量測(cè)量誤差，通常測(cè)量n n條干涉暗條紋之間的條干涉暗條紋之間的距離。距離。取取n=10，橫向改變顯微鏡筒位置，橫向改變顯微鏡筒位置，使使叉絲與某級(jí)暗紋重合叉絲與某級(jí)暗紋重合讀取讀取X0 ,繼續(xù)朝同一方繼續(xù)朝同一方向移動(dòng)叉絲向移動(dòng)叉絲, ,每隔每隔1010條暗紋依次讀取條暗紋依次讀取X1，X2， ，X5。測(cè)量交棱到紙邊的距離測(cè)量交棱到紙邊的距離L，重復(fù)測(cè)，重復(fù)測(cè)5次次。 數(shù)據(jù)處理數(shù)據(jù)處理數(shù)據(jù)記錄數(shù)據(jù)記錄曲率半徑計(jì)算曲率半徑計(jì)算不確定度評(píng)定不確

9、定度評(píng)定數(shù)據(jù)記錄表格數(shù)據(jù)記錄表格次數(shù)123456C15C5C15C5D15D5單位：?jiǎn)挝唬簃m1.牛頓環(huán)牛頓環(huán)次數(shù)012345Xi XL始始L末末L單位：?jiǎn)挝唬簃m2.劈尖干涉劈尖干涉曲率半徑計(jì)算曲率半徑計(jì)算)(422nmDDRnm薄紙片厚度的計(jì)算薄紙片厚度的計(jì)算Lxn2d不確定度評(píng)定不確定度評(píng)定 先分別計(jì)算先分別計(jì)算u(D15) 和和u(D5),其中其中B類不確類不確定度均可取定度均可取 。 由傳遞關(guān)系計(jì)算由傳遞關(guān)系計(jì)算R R的不確定度。的不確定度。 用同樣的方法計(jì)算用同樣的方法計(jì)算d d的的不確定度。不確定度。 不確定度有效數(shù)字取不確定度有效數(shù)字取1 1位。位。301. 0問題思考問題思考（1）有時(shí)牛頓環(huán)中央是一亮斑，這）有時(shí)牛頓環(huán)中央是一亮斑，這是由于平凸透鏡與