高中物理奥林匹克竞赛实验考核牛顿环共16页

1、牛顿环实验,牛顿环实验,实验简介,实验目的,实验仪器,实验原理,实验内容,数据记录,数据处理,实验简介,牛顿环”是牛顿在,1675,年制做,天文望远镜时，偶然将一个望远镜,的物镜放在平板玻璃上发现的,用白光照射时，接触点出现明暗相间的同心彩色,圆环。用单色光照射，则出,现明暗相间的单色圆环，这,是由于光的干涉造成的，这,种光学现象被称为“牛顿,环”。牛顿环是一种薄膜等,厚干涉,实验目的,1,观察和牛顿环产生的等厚干涉现象,研究其特点,2,掌握测量平凸透镜曲率半径的方法,3,掌握读数显微镜的使用,目镜,物镜,上下移,动旋钮,读数标尺,读数鼓轮：水,平移动旋钮,实验仪器,反光镜旋钮,牛顿环仪,nm

2、,30,589,钠光灯,读数显微镜,平凸透镜与平板玻璃组合成牛顿环仪,平板玻璃,平凸透镜,空气层,实验原理,一、等厚干涉,平行光照射到薄膜介质上，介质上下表面反射,的光会在膜表面处发生干涉。介质厚度相等处的,两束反射光有相同的相位差，也就具有相同的干,涉光强度，这就是薄膜等厚干涉,二、牛顿环,将一曲率半径相当大的平凸玻璃透镜放在一平,面玻璃的上面，则在两者之间形成一个厚度随直,径变化的空气隙。空气隙的等厚干涉条纹是一组,明暗相间的同心环,45,平板玻,璃,钠光源,牛顿环仪,A,B,e,r,R,C,O,牛顿环条纹,45,平板玻璃,平行光,三、实验公式,在空气厚度为,e,的地方,上下表面反射的光的

3、光程差,为,2,e,2,其,中,后,一,项,是,半波损失,光程差为,2k+1,2,处为干涉暗条纹，得到曲率,半径计算公式,A,B,e,r,R,C,O,4,2,2,2,2,n,m,D,D,n,m,r,r,R,n,m,n,m,实验内容,一,观测牛顿环,1,光源对准目镜筒上的,45,平板玻璃，调节平板玻璃,方向，使光垂直照在平凸透镜装置上。此时通过目镜,可以看到明亮的黄色背景,2,调节目镜清晰地看到十字叉丝，然后由下向上移动,显微镜镜筒（为防止压坏被测物体和物镜，不得由上,向下移动！），看清牛顿干涉环,二、测量牛顿环直径,0,35,1,转动读数鼓轮,观察十字准线竖线从中央缓慢向左（或向,右）移至,3

4、5,环，然后反方向自,35,环向右（或向左）移动，当十,字准线竖线与,32,环,外侧相切,时，记录读数显微镜上的位置读数,x,32,然后继续转动鼓轮，使竖线依次与,31-21,环,外侧相切,并,记录读数。过了,21,环后继续转动鼓轮，直到十字准线竖线回到牛,顿环中心，核对该中心是否是,k = 0,0,32,32,2,继续按原方向转动读数鼓轮，越过干涉圆环中心，记录,十字准线与右边（或左边）第,21-32,环,内切,时的读数,注意,从一侧,32,环移到另一侧,32,环的过程中鼓轮不能倒转，否则,将产生空程误差,17,17,牛顿环直径,空程误差,系统误差，由,螺母与螺杆间的间隙造成,左,17,X,右,17,X,左,右,17,17,17,D,X,D,实验数据,环的级别,m,32,31,30,29,28,27,环的位置,Xm/mm,左,右,直径,D,m,环的级别,N,26,25,24,23,22,21,环的位置,Xn/mm,左,右,直径,D,n,2,n,2,m,D,D,2,n,2,m,D,D,nm,30,589,钠光灯,数据处理,1,用逐差法计算,2,n,2,m,D,D,2,n,2,m,D,D,和,2,计算,的不确定度,2,n,2,m,D,D,2,n,2,m,2,n,m,i,A,D,D,X,1,6,X,X,其中,mm,005,0,B,2,