测量牛顿环ppt

1、测量牛顿环 大学物理实验（一）大学物理实验（一） 一、实验目的 了解牛顿环等厚干涉的原理和观察 方法 利用牛顿环测定球面镜的曲率半径 （实验内容） 二、实验原理 等厚干涉现象 肥皂泡的颜色 罗伯特胡克（Robert Hooke)牛顿（Sir Isaac Newton ) 牛顿环 牛顿的光微粒说解释不了等厚干涉现象! 托马斯杨（Thomax Young) 光波动说解释干涉现象：光波动说解释干涉现象： 第一列波第一列波 第二列波第二列波 牛顿的光微粒说解释不了等厚干涉现象! 托马斯杨（Thomax Young) 光波动说解释干涉现象：光波动说解释干涉现象： 合成的波合成的波 牛顿的光微粒说解释不了

2、等厚干涉现象! 托马斯杨（Thomax Young) 光波动说解释干涉现象：光波动说解释干涉现象： 第一列波第一列波 第二列波第二列波 牛顿的光微粒说解释不了等厚干涉现象! 托马斯杨（Thomax Young) 光波动说解释干涉现象：光波动说解释干涉现象： 第一列波第一列波 第二列波第二列波 牛顿的光微粒说解释不了等厚干涉现象! 托马斯杨（Thomax Young) 光波动说解释干涉现象：光波动说解释干涉现象： 合成的波合成的波 波动说解释干涉现象：波动说解释干涉现象： 牛顿环实验原理：牛顿环实验原理： 1.牛顿环装置牛顿环装置: 由一块曲率由一块曲率 半径很大的平凸透镜和一块光半径很大的平凸

3、透镜和一块光 学平面玻璃用金属框架固定而学平面玻璃用金属框架固定而 成的。成的。 2.牛顿环干涉原理牛顿环干涉原理:当入射当入射 光光I(钠黄光钠黄光) 垂直入射时垂直入射时, 经经 平凸透镜与平面玻璃之间的空平凸透镜与平面玻璃之间的空 气层上、下两个表面反射的两气层上、下两个表面反射的两 束反射光束反射光 和和 是相干光是相干光; 产产 生干涉。生干涉。 由于是等厚干涉，由于是等厚干涉， 因而生成一系列明暗相间的同因而生成一系列明暗相间的同 心圆环。（心圆环。（干涉条件？干涉条件？） 1 2 牛顿环等厚干涉光路图牛顿环等厚干涉光路图 e 2 1 e 2 1 干涉条件干涉条件: 两束相干光的光

4、程差：两束相干光的光程差： 2 2 12 ne 半波损失半波损失 根据干涉原理：（由于是空气，）根据干涉原理：（由于是空气，） 2 2 e .3 . 2 . 1 KK 明环明环 .3 .2 .1 .0 2 12 kk 暗环暗环 e R Re 2 1 k r 牛顿环等厚干涉光路图牛顿环等厚干涉光路图 由几何关系：由几何关系： 222 2 2 2 Re2 k k reR reRR 由于由于 为高阶无穷小，可舍去。 为高阶无穷小，可舍去。 得得 Re2 2 k r 以以 、 分别表示分别表示m级、级、n级暗环的半径级暗环的半径, 则则: m r n r nRrmRr nm 22 Rnmrr nm 2

5、2 nm DD nm rr R nmnm 4 2222 不必确定某一环的级数 不必确定牛顿环的中心 读数显微镜读数显微镜 牛顿环牛顿环 钠光灯钠光灯 钠光灯电源钠光灯电源 高度调节架高度调节架 三、实验仪器 仪器布置仪器布置 四、实验步骤四、实验步骤: : 1. 调整仪器调整仪器: a. 调节牛顿环装置金属框上的调节牛顿环装置金属框上的 螺螺 丝，丝， 使平凸透镜自然地放在平使平凸透镜自然地放在平 板玻璃上。板玻璃上。 b. 调整调整 反射平面玻璃及读数显反射平面玻璃及读数显 微镜的位置微镜的位置,使入射光近乎使入射光近乎 垂直垂直 入射入射,并使钠黄光充满整并使钠黄光充满整 个视场。个视场。

6、 c . 调节目镜调节目镜,使十字叉丝清晰使十字叉丝清晰;显微镜显微镜调焦调焦,看清干涉条纹看清干涉条纹,摇动摇动 测微鼓轮测微鼓轮,使叉丝交点大致在牛顿环环心位置。使叉丝交点大致在牛顿环环心位置。 d. 观察待测各环观察待测各环,其左右、上下是否清晰，光强均匀。其左右、上下是否清晰，光强均匀。 45 显微镜物镜显微镜物镜 450反射玻璃反射玻璃 入射钠光入射钠光 牛顿环装置牛顿环装置 牛顿环干涉光路图牛顿环干涉光路图 2. 定量测量定量测量: 取取m=15，n=5。横向改变显。横向改变显 微镜筒位置，使叉丝由第微镜筒位置，使叉丝由第15 圈外向第圈外向第15圈移动直至叉丝圈移动直至叉丝 交点与之重合，读取交点与之重合，读取C15，继，继 续朝同一方向移动叉丝至第续朝同一方向移动叉丝至第 5圈读取圈读取C5 ；仍按原方向移；仍按原方向移 动叉丝（为防止产生空程动叉丝（为防止产生空程 差），越过中央暗环，按同差），越过中央暗环，按同 样方法读取样方法读取C5 、C15 。 测量时，测微鼓轮只能沿一测量时，测微鼓轮只能沿一 个方向旋转，个方向旋转， 切忌反转切忌反转，以，以 免产生空程差。免产