2020年高中物理競賽實驗講義大全—9光的等厚干涉教案設(shè)計

1、牛頓環(huán)實驗裝置AOB和CD的反射光)的光程2020高中物理克賽講義 蘇州中學競賽講義9光的等厚干涉【實驗?zāi)康摹? .觀察等厚現(xiàn)象，考察其特點。2 .學習用牛頓環(huán)測量透鏡曲率半徑。3 .學習實驗結(jié)果數(shù)據(jù)的處理?！緦嶒炘怼? .牛頓環(huán)將待測的球面凸透鏡 AOB放在 平板玻璃CD的上面，使用相干光照 射，便形成典型的牛頓環(huán)。兩相干光 (近乎垂直人射的光經(jīng)過空氣隙上下表面 差為形成暗紋的條件:2. - (2k 1)-,(k即e 1kekk2可以推由凸透鏡的曲率半徑為 ：k2ekc2D； D：4(m n)(1)0, 1, 2, 3 )(3)其中:Dm是牛頓環(huán)的第 m環(huán)直徑,n是牛頓環(huán)的第n環(huán)直徑，只要

2、數(shù)由所測各環(huán)的環(huán)數(shù)差m n ,而無須確定各環(huán)的干涉級數(shù)k ,就可算由凸透鏡的曲率半徑，并且避免了圓環(huán)中心無法確定的困難。2.劈尖兩塊平板玻璃，使其一端平行相接， 另一端夾入一細絲(或待測樣品)，這樣 兩塊平板玻璃之間形成了 一個具有一微 小傾角的劈形空氣薄膜，這一裝置就稱(a) 為劈尖。當有平行光垂直照射時，空氣薄膜 上、下表面反射光產(chǎn)生干涉，從而形成 明暗交替、等間隔的干涉條紋，如圖所 示。其中第K級暗紋的光程差滿足： (b)圖19-2劈尖干涉2ek 2(2K1) 2(K=0 ,1,2,)當K=0時，由上式可得：ek=0,即為兩玻璃接觸端，即劈棱。設(shè)細絲處干涉級次為 N ,則有：10 N L

3、其中人為10個條紋的長度，所以圖19-3讀數(shù)顯微鏡L10e 5 L eN已知,即可求生©NL10【實驗內(nèi)容】1.觀察牛頓環(huán)的干涉圖樣(1)調(diào)整牛頓環(huán)儀的三個調(diào)節(jié)螺絲， 在自然光照射下能觀察到牛頓環(huán)的 干涉圖樣，并將干涉條紋的中心移到 牛頓環(huán)儀的中心附近。調(diào)節(jié)螺絲，使牛頓環(huán)中心暗斑不要太大。（ 2）把牛頓環(huán)儀置于顯微鏡的正下方，使單色光源與讀數(shù)顯微鏡上45 角的反射透明玻璃片等高。旋轉(zhuǎn)反射透明玻璃，直至從目鏡中能看到明亮均勻的光照。（ 3） 調(diào)節(jié)讀數(shù)顯微鏡的目鏡，使十字叉絲清晰；自下而上調(diào)節(jié)物鏡直至觀察到清晰的干涉圖樣。移動牛頓環(huán)儀，使中心暗斑位于視域中心，調(diào)節(jié)目鏡系統(tǒng)，使叉絲橫絲與讀

4、數(shù)顯微鏡的標尺平行，消除視差（見附錄 ）。 平移讀數(shù)顯微鏡，觀察待測的各環(huán)左右是否都在讀數(shù)顯微鏡的讀數(shù)范圍之內(nèi)。2. 測量牛頓環(huán)的直徑（1）選取要測量的 m和n（各5環(huán)），如取m為32, 30, 28, 26, 24, n 為 22， 20， 18， 16， 14。（ 2）轉(zhuǎn)動鼓輪。先使鏡筒向左移動，順序數(shù)到35 環(huán)，再向右轉(zhuǎn)到32環(huán)，使叉絲盡量對準干涉條紋的中心，記錄讀數(shù)。然后繼續(xù)轉(zhuǎn)動測微鼓輪，使叉絲依次與30， 28， 26， 24， 22， 20， 18， 16， 14 環(huán)對準，順次記下讀數(shù)；再繼續(xù)轉(zhuǎn)動測微鼓輪，使叉絲依次與圓心右14， 16，18， 20， 22， 24， 26， 28

5、， 30， 32 環(huán)對準，也順次記下各環(huán)的讀數(shù)。注意在一次測量過程中，測微鼓輪應(yīng)沿一個方向旋轉(zhuǎn)，中途不得反轉(zhuǎn)，以免引起回程差。3調(diào)整并觀測劈尖的干涉圖樣（1） 將兩塊玻璃片兩端平行對齊，在一端夾入平直細絲，并使細絲的邊線盡量與端面平行。盡量使玻璃片邊線與讀數(shù)顯微鏡標尺平行，放于物鏡正下方。（2） 轉(zhuǎn)動顯微鏡上的45 角半反射片，使得目鏡中看到的視場均勻明亮（注意顯微鏡底座的反射鏡不能有向上的反射光）。 自下而上調(diào)節(jié)目鏡直至觀察到清晰的干涉圖樣，移動劈尖使條紋與叉絲的豎線平行，并消除視差。（3）多次測量10條條紋的間距L10:以某一條紋為Lx,記下讀數(shù)顯微 鏡讀數(shù)，數(shù)過10條條紋測由Lx+10,則L10 |Lx 10 Lx|,再重復(fù)測量5 次。(4)測N條條紋的總間距L