物理学实验报告10

本文格式为Word版，下载可任意编辑——物理学实验报告10实验报告

姓名：汤博班级：F0703028学号：5070309028试验成绩：

同组姓名：崔国庆试验日期：2022-3-24指导老师：助教18批阅日期：

用CCD成像观测牛顿环

1、在进一步熟悉光路调整的基础上,用透射光观测等候干扰现象——牛顿环

2、学习利用干扰现象测量平凹透镜的曲率半径

当用平行光照射牛顿环仪时,在球面与平玻璃接触点周边就形成了牛顿环。我们可以用透射光来观测这些干扰环，由于空气隙的边界表面是弯曲的，干扰之间的间距是不等的。如下图：

图1透视式牛顿环原理图

在图2中，一束光L从左面照在距离为d的空气楔处．部分光T1在气楔的左面边界反射回去．部分光T2通过气楔．在气楔的右面边界有部分光T3反射回来，由于此处是从折射率大的平玻璃面反射，所以包含一个相位变化．部分光T4先从气楔右边界反射回来，然后又从气楔的左面边界反射回来，每一次反射均有一个相位变化（即半波损失）．图2表示两束光T2和T4形成透射干扰的原理．和光程差

?=2d+

形成亮纹的条件：

Δ=n?λ（n=1，2，3，……表示干扰条纹的级数），即d=(n-1)

当二块玻璃相接触时d=0，中心形成亮纹。

对于小的厚度d，干扰环即牛顿环的半径可以用下式来计算

rn2=(n-1)?R?λn=1，2

当平凸透镜与平玻璃的接触点受到轻压时，我们必需相应修正上述公式，近似公式为：

d=

对于亮环rn

r

1、CCD定标

x=3.941(mm)

表1夹缝宽度的原始数据

定标次数

夹缝宽度（像素）

L/x

1

468.01

0.008421

2

467.50

0.008430

3

468.52

0.008412

取平均值后得到：

L/x=0.008421

2、牛顿环的曲率半径的测量

表2牛顿环的曲率半径原始数据

干扰条纹

级数n

牛顿环像r’n

(像素)

牛顿环rn

(mm)

rn2

(mm2)

5

200.72

1.690

2.856

6

219.68

1.850

3.422

7

235.99

1.987

3.948

8

253.26

2.133

4.550

9

265.59

2.237

5.004

10

279.96

2.358

5.560

11

294.87

2.483

6.165

12

307.80

2.592

6.718

13

320.41

2.698

7.279

14

331.81

2.794

7.806

根据图像分析，保存了所有数据点，得到了n-1与Rn

图2牛顿环曲率半径的拟合直线图像

ParameterValueError

A0.653220.03417

B0.55030.00344

RSDNP

0.999840.03127100.0001

最终计算得到：

R=Bλ

d0

1.对于同一牛顿环装置，反射式干扰环与透射式干扰环有什么异同之处？

光在被反射过程中，假如反射光在离开反射点时的振动方向对入射光到达入射点时的振动方向恰好相反，这种现象叫做半波损失。从波动理论知道，波的振动方向相反相当于波多走（或少走）了半个波长的光程。入射光在光疏媒质中前进，遇到光密媒质界面时，产生半波损失，这只是对光的电场强度矢量的振动而言。假如入射光在光密媒质中前进，遇到光疏媒质的界面时，不产生半波损失。不管是掠射或垂直入射，折射光的振动方向相对于入射光的振动方向，永远不发生半波损失。反射式干扰环与透射式干扰环。一致之处，都是明暗相间的牛顿环。

不同之处，两者间光程差相差半波长。也就是说反射的光程差

D=

而透射式干扰的光程差为

D=

其中，r是牛顿环的半径，R是球半径，λ是波长。这样的结果导致反射光中的亮圈半径恰好等于透射光中的暗圈半径。且反射式干扰环中心的明暗正好与透射式干扰式正好相反。

2．公式d=r22R-

d0

3.当用白光照射时，牛顿环的反射条纹与单色光照射时有何不同？

用一个曲率半径很大的凸透镜的凸面和一平面玻璃接触，在日光下或用白光照射时，可以