牛頓環(huán)測量曲率半徑實驗報告

大學物理仿真試驗報告試驗名稱：牛頓環(huán)測量曲率半徑試驗試驗目的:觀看等厚干預現(xiàn)象，理解等厚干預的原理和特點學習用牛頓環(huán)測定透鏡曲率半徑正確使用讀數(shù)顯微鏡，學習用逐差法處理數(shù)據(jù)試驗儀器:讀數(shù)顯微鏡，鈉光燈，牛頓環(huán)，入射光調整架試驗原理1ACB，CACBDCF程差等于膜厚度e的兩倍，即此外，當光在空氣膜的上外表反射時，是從光密媒質射向光疏媒質，反射光/2/2〔1〕滿足條件K〔3〕時，發(fā)生相消干預，消滅第kC這就是所謂的牛頓環(huán)。如下圖，設第k級條紋的半徑為的膜厚度為，則〔4〕試驗中，R的大小為幾米到十幾米，而的數(shù)量級為毫米，所以R>>e，ke22Re是一個小量，可以無視，所以上式可以簡化為k k〔5〕rk

k〔1〕和〔3〕可得〔6〕〔5〕得透鏡曲率半徑的計算公式〔7〕對給定的裝置，R為常數(shù)，暗紋半徑〔8〕和級數(shù)k的平方根成正比，即隨著k的增大，條紋越來越細。同理，假設rk

k〔1〕和〔2〕得〔9〕〔5〕，可以算出〔10〕和〔10〕可見，只要測出暗紋半徑〔或明紋半徑〕，數(shù)出對應的k，R。在試驗中，暗紋位置更簡潔確定，所以我們選用式〔8〕來進展計算。在實際問題中，由于玻璃的彈性形變及接觸處不干凈等因素，透鏡和玻璃板kk定，所以公式〔8〕不能直接用于試驗測量。在試驗中，我們選擇兩個離中心較遠的暗環(huán)，假定他們的級數(shù)為m和n，測d=2r，d=2r，則由式〔8〕有m m n n由此得出〔11〕mn〔m-n〕〔mn〕，即可求R。試驗內容觀看牛頓環(huán)將牛頓環(huán)放置在讀數(shù)顯微鏡鏡筒和入射光調整架下方，調整玻璃片的角度，使通過顯微鏡目鏡觀看時視場最亮。調整目鏡，看清目鏡視場的十字叉絲后，使顯微鏡鏡筒下降到接近牛頓環(huán)儀然后緩慢上升，直到觀看到干預條紋，再微調玻璃片角度和顯微鏡，使條紋清楚。測牛頓環(huán)半徑使顯微鏡十字叉絲交點和牛頓環(huán)中心重合，并使水平方向的叉絲和標尺平行〔與顯微鏡移動方向平行。記錄標尺讀數(shù)。轉動顯微鏡微調鼓輪，使顯微鏡沿一個方向移動，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N環(huán)相切為止〔N依據(jù)試驗要求打算。記錄標尺讀數(shù)。重復步驟2測得一組牛頓環(huán)半徑值，利用逐差法處理得到的數(shù)據(jù)，得到牛頓環(huán)半徑RR的標準差數(shù)據(jù)處理及結果:試驗小結1.605m,標準差為94.59mm。誤差分析：主要來源于讀數(shù)時產(chǎn)生的誤差。在仿真試驗中，鼠標點擊旋鈕時，每次的轉動幅度較大，叉絲無法準確地與條紋相切，所以記錄數(shù)據(jù)不準確。建議：對該仿真試驗系統(tǒng)進展完善，使得調整旋鈕能連續(xù)進展，更接近實際，使仿真試驗更有實際意義。思考題牛頓環(huán)產(chǎn)生的干預屬于薄膜干預，在牛頓環(huán)中薄膜在什么位置？〔凸面與下面的平面玻璃之間的一層空氣薄膜。為什么牛頓環(huán)產(chǎn)生的干預條紋是一組同心圓環(huán)？答：干預時薄膜等厚處光程差相等，產(chǎn)生的干預現(xiàn)象也一樣。而牛頓環(huán)的薄膜等厚處相連在空間上是一個圓形，其圓心在凸面與平面的接觸點上，所以干預條紋是一組同心圓。牛頓環(huán)產(chǎn)生的干預條紋在什么位置上？相干的兩束光線是哪兩束？答：條紋產(chǎn)生在凸面的外表上。相干的兩束光線分別是入射光射到凸透鏡的下外表時產(chǎn)生的反射光和被平面鏡反射回來照耀到凸透鏡下外表的光。在牛頓環(huán)試驗中，假設直接用暗紋公式測平凸透鏡凸面的曲率半徑，有什么問題？答：直接用暗紋公式計算曲率半徑需要確定某條紋對應的級數(shù)。而在實際狀況下，由于k也無法確定，所以該公式無法運用。？答：從目鏡觀測時，前后左右調整眼與目鏡的位置，假設看到的叉絲與圖像之間沒有相對看著顯微鏡，同時由下向上調整筒身。透鏡，中心背離加力點者為凹