實驗四牛頓環(huán)

實驗四牛頓環(huán)第一頁，共十九頁，編輯于2023年，星期二牛頓環(huán)結(jié)構(gòu)（實驗室）

實驗室中的牛頓環(huán)是由（待測）平凸透鏡（半徑約200～900cm）L和透明平板玻璃P疊合裝在金屬框架F之中構(gòu)成的，如圖上圖所示。邊框上有三個螺旋H，用以調(diào)節(jié)L和P之間的接觸，以改變干涉條紋的形狀和位置，調(diào)節(jié)H時不可旋的過緊，以免接觸壓力過大引起透鏡彈性變形，甚至損壞透鏡第二頁，共十九頁，編輯于2023年，星期二

牛頓環(huán)實驗裝置牛頓環(huán)干涉圖樣顯微鏡SLM半透半反鏡圖0-4T第三頁，共十九頁，編輯于2023年，星期二R光程差明紋暗紋rd暗環(huán)半徑明環(huán)半徑第四頁，共十九頁，編輯于2023年，星期二

4）應用例子:可以用來測量光波波長，用于檢測透鏡質(zhì)量，曲率半徑等，怎樣檢測？

1）從反射光中觀測，中心點是暗點還是亮點？從透射光中觀測，中心點是暗點還是亮點？2）屬于等厚干涉，條紋間距不等，為什么？3）將牛頓環(huán)置于的液體中，條紋如何變？工件標準件暗環(huán)半徑明環(huán)半徑結(jié)論思考第五頁，共十九頁，編輯于2023年，星期二測量透鏡的曲率半徑二、應用第六頁，共十九頁，編輯于2023年，星期二

例1

用氦氖激光器發(fā)出的波長為633nm的單色光做牛頓環(huán)實驗，測得第k個暗環(huán)的半徑為5.63mm,第k+5暗環(huán)的半徑為7.96mm，求平凸透鏡的曲率半徑R.解第七頁，共十九頁，編輯于2023年，星期二SL

例2

如圖所示為測量油膜折射率的實驗裝置,在平面玻璃片G上放一油滴，并展開成圓形油膜，在波長的單色光垂直入射下，從反射光中可觀察到油膜所形成的干涉條紋.已知玻璃的折射率，問：當油膜中心最高點與玻璃片的上表面相距時，干涉條紋如何分布？可見明紋的條數(shù)及各明紋處膜厚?中心點的明暗程度如何?若油膜展開條紋如何變化?,油膜的折射率G第八頁，共十九頁，編輯于2023年，星期二解1）條紋為同心圓油膜邊緣明紋明紋第九頁，共十九頁，編輯于2023年，星期二當油滴展開時，條紋間距變大，條紋數(shù)減少.由于故可觀察到四條明紋.第十頁，共十九頁，編輯于2023年，星期二總結(jié)

1）干涉條紋為光程差相同的點的軌跡，即厚度相等的點的軌跡b第十一頁，共十九頁，編輯于2023年，星期二2）厚度線性增長條紋等間距，厚度非線性增長條紋不等間距3）條紋的動態(tài)變化分析（變化時）劈尖角第十二頁，共十九頁，編輯于2023年，星期二

每一條紋對應劈尖內(nèi)的一個厚度，當此厚度位置改變時，對應的條紋隨之移動；當傾斜角改變條紋形狀改變

☆干涉條紋的移動演示第十三頁，共十九頁，編輯于2023年，星期二【實驗目的】1、掌握用牛頓環(huán)測定透鏡曲率半徑的方法；2、掌握讀數(shù)顯微鏡的調(diào)節(jié)和使用；3、通過實驗加深對等厚干涉原理的理解。

1、讀數(shù)顯微鏡（編號：）

2、

Na光源（編號：）

3、牛頓環(huán)（編號：）【實驗儀器】第十四頁，共十九頁，編輯于2023年，星期二【實驗原理】

一、牛頓環(huán)結(jié)構(gòu)簡介牛頓環(huán)是由待測平凸透鏡L和透明平板玻璃P疊合裝在金屬框架F之中構(gòu)成的，如圖右圖所示。邊框上有三個螺旋H，用以調(diào)節(jié)L和P之間的接觸，以改變干涉條紋的形狀和位置。

牛頓環(huán)是一種振幅分割的干涉儀器，雖然實驗裝置較簡單，卻可以測量平凸、平凹透鏡中的大曲率半徑，且精度較高，相對誤差小于0.2%。第十五頁，共十九頁，編輯于2023年，星期二二、測量原理

當透鏡的凸面與平玻璃板接觸時，在透鏡的凸面與平玻璃板之間形成空氣薄膜，離接觸點等距離的地方，厚度相同。如圖4－2所示，若以波長為的單色平行光投射到這種裝置上，則由空氣膜上下表面反射的光波將互相干涉，形成干涉條紋為膜的等厚各點的軌跡，這種干涉是一種等厚干涉，其干涉圖像如圖4－3所示。第十六頁，共十九頁，編輯于2023年，星期二

由前面知識可知：或【實驗內(nèi)容及步驟】1、借助室內(nèi)燈光用眼睛觀察牛頓環(huán)，調(diào)節(jié)螺釘使干涉環(huán)位于透鏡的中心。2、將儀器按圖4－5所示的示意圖裝置好，點亮鈉燈S，調(diào)節(jié)玻璃片G的高低及傾斜角度，從顯微鏡視場中看到黃色明亮的視場。

4—4第十七頁，共十九頁，編輯于2023年，星期二

3、調(diào)節(jié)顯微鏡M的目鏡，看到清晰的叉絲，將顯微鏡對準牛頓環(huán)的中心，上下移動顯微鏡鏡筒，對干涉條紋進行調(diào)焦。

4、用顯微鏡測量干涉條紋的半徑。（）取10，可從40環(huán)測到20環(huán)，先測左半環(huán)，后測右半環(huán)，共測10組數(shù)據(jù)，依據(jù)4－4式計