实验十《用牛顿环测曲率半径》

牛顿环,测透镜曲率半径,实验目的实验仪器实验原理实验内容及操作数据处理,实验目的,1.观察光的等厚干涉现象，了解等厚干涉的原理。2.学习用干涉方法测量平凸透镜的曲率半径。3. 掌握读数显微镜的使用方法。4.学习用逐差法处理数据。,实验仪器,读数显微镜钠光灯分光镜可调节支架牛顿环仪,整毫米从主尺读出，不足1毫米的部分从微分筒上读取（微分筒读数时要从小向大读数）。上图显示读数为：25.719mm。,主尺读数准线,主尺,微分筒,微分筒读数准线,牛顿环：一束单色平行光垂直照射到此装置上时，所呈现的等厚条纹是一组以接触点O为中心的一系列明暗相间的、内疏外密的同心圆环。,实验原理,实验原理,牛顿环中心是一个不甚清晰的圆斑，这使牛顿环级次k难以确定，造成较大系统误差，因此采用第m、n级暗环半径的差值来消除系统误差。暗环圆心不易确定，故取暗环直径替换，得透镜曲率半径的公式为：,实验内容及操作,1、调整测量装置获得并观察干涉条纹：（1）按实验装置图放置好仪器。在自然光下观察并调节牛顿环仪。在侧光下用肉眼观察牛顿环仪，可看到干涉条纹，如果干涉条纹的中心光斑不在金属框的几何中心，可通过调节位于金属边框上的三个螺钉，使其大致位于边框中心。螺钉适当旋紧即可，切不可过紧，以免损坏牛顿环装置，也不可太松，太松时在测量过程中如果装置晃动，会使中心光斑发生移动，无法进行准确测量。,实验内容及操作,（2）将调节好的牛顿环仪放在显微镜载物台上。将显微镜镜筒大致移动到标尺的中间部位，牛顿环仪放于物镜下方的载物台上。（3）打开钠光灯电源，调整灯罩，使发光窗口正对显微镜筒，镜筒和牛顿环仪均处于光照范围之内。,实验内容及操作,（4）调节升降支架，使显微镜载物台台面与钠光灯窗口下边缘大致相平。（5）调视场。其调节要点是：转动分光镜使其对准光源，在显微镜下边观察边调节，使目镜视场中观察到的光线亮度最大并到处均匀。左右不均，应旋转分光镜；上下不均，应调节升降支架，改变光线在分光镜上的入射点，使反射光垂直照射到牛顿环仪上。,实验内容及操作,（6）显微镜调焦。显微镜的调节分为目镜聚焦和物镜聚焦：调节目镜，使目镜视场中能够清晰的看到十字叉丝，松开目镜锁紧螺钉转动目镜，使十字叉丝中的一条叉丝与标尺平行，另一条叉丝用来测定物体位置。调节镜筒升降旋钮，先让分光镜靠近牛顿环仪，然后缓缓升起镜筒，直至看到清晰的干涉条纹。消除牛顿环同十字叉丝视差。,第一级暗条纹,实验内容及操作,2、测量牛顿环直径适当移动牛顿坏装置，使显微镜的十字叉丝交点与牛顿环中心重合，并使水平方向的叉丝与标尺平行。转动显微镜测微鼓轮，使显微镜筒沿一个方向移动，同时数叉丝竖线移过的暗环数，直到竖丝移到左边第27个暗环。反向转动鼓轮，当竖向叉丝与第25环相切（取外切）时，记录读数显微镜上的位置读数，然后继续转动鼓轮，使叉丝竖线依次与第24、23 ，14环相切（取外切），顺次记下位置读数。继续转动鼓轮，越过干涉圆环中心，记下竖向叉丝依次与另一边的14、15、1625环相切（取内切）时的位置读数。,为了避免回程差，测量过程中，测微鼓轮应始终在同一方向旋转时读数。数据表格：,数据处理,计算各环的直径逐差法处理数据，将计算结果填入表格。计算,注意事项,为了避免回程差，测量暗环直径过程中，测微鼓轮只能朝一个方向转