牛顿环测透镜曲率半径-FZH.ppt

物理学实验教学示范中心物理学实验教学示范中心大学物理实验大学物理实验牛顿环测透镜曲率半径理工楼4#309物理学实验教学示范中心物理学实验教学示范中心大学物理实验大学物理实验w光的干涉 满足一定条件的两列相干光波相遇叠加，在叠加区域某些点的光振动始终加强，某些点的光振动始终减弱，即在干涉区域内振动强度有稳定的空间分布。基本知识物理学实验教学示范中心物理学实验教学示范中心大学物理实验大学物理实验基本知识w获得稳定干涉的必要条件是：两束光的频率相同；两束光的振动方向相同；在叠加出两束光的振动有恒定的位相差。w两波长相位差为：整数倍相长，/2奇数倍相消 物理学实验教学示范中心物理学实验教学示范中心大学物理实验大学物理实验牛顿环的形成牛顿环牛顿环物理学实验教学示范中心物理学实验教学示范中心大学物理实验大学物理实验光程差 在空气厚度为e的地方，上下表面反射的光的光程差为其中前一项为几何光程差，后一项是“半波损失”。r rd12注意：注意：半波损失是由于光从疏媒质到密媒质的交界面上反射时，发生半波损失而引起的。物理学实验教学示范中心物理学实验教学示范中心大学物理实验大学物理实验明暗纹的形成w当适合下列条件时有：物理学实验教学示范中心物理学实验教学示范中心大学物理实验大学物理实验曲率半径的测量由图可得：可见离中心越远，光程差增加越快，可见离中心越远，光程差增加越快，干涉条纹越来越密干涉条纹越来越密 物理学实验教学示范中心物理学实验教学示范中心大学物理实验大学物理实验曲率半径的测量w由于玻璃的弹性形变，以及接触处不干净的结果，平凸透镜与平面玻璃不可能很理想地只有一点相接触，所以中心地干涉圈就不是一点，而是一个不很规则的圆，测环的半径就不易测量很准确。物理学实验教学示范中心物理学实验教学示范中心大学物理实验大学物理实验曲率半径的测量w以讨论暗环为例，当测得远较远的第n级和第m级的暗环直径Dn和Dm时：w透镜的曲率半径R可用逐差法求得 （参考讲义）物理学实验教学示范中心物理学实验教学示范中心大学物理实验大学物理实验仪器布置物理学实验教学示范中心物理学实验教学示范中心大学物理实验大学物理实验钠灯灯源w钠光灯是一种气体放电灯。在放电管内充有金属钠光灯是一种气体放电灯。在放电管内充有金属钠和氩气。开启电源的瞬间，氩气放电发出粉红钠和氩气。开启电源的瞬间，氩气放电发出粉红色的光。氩气放电后金属钠被蒸发并放电发出黄色的光。氩气放电后金属钠被蒸发并放电发出黄色光。色光。w钠光在可见光范围内两条谱线的波长分别为钠光在可见光范围内两条谱线的波长分别为589.59nm和和589.00nm。这两条谱线很接近，所。这两条谱线很接近，所以可以把它视为单色光源，并取其平均值以可以把它视为单色光源，并取其平均值589.30nm为波长。为波长。注意：注意：钠光灯不能反复开启，从实验开始时打开到实验结束时关闭，中途不得关与开。钠光灯打开后，不能马上使用，应等数分钟，待正常发光后，才能开始调显微镜视场 物理学实验教学示范中心物理学实验教学示范中心大学物理实验大学物理实验读数显微镜目镜目镜物镜物镜上下移动旋钮上下移动旋钮水平移动旋钮水平移动旋钮读数标尺读数标尺读数盘读数盘物理学实验教学示范中心物理学实验教学示范中心大学物理实验大学物理实验牛顿环w将牛顿环仪朝向自然光或室内光源，观察牛顿环条纹。调节牛顿环上的螺丝，使松紧适度，并让暗斑处于中心。牛顿环装置上的螺丝不能拧的太紧，以免变形及，曲率半径偏大。物理学实验教学示范中心物理学实验教学示范中心大学物理实验大学物理实验仪器调节w光源对准目镜筒上的光源对准目镜筒上的45平板玻璃，调节平平板玻璃，调节平板玻璃方向，使光垂直照在平凸透镜装置板玻璃方向，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上。此时通过目镜可以看到明亮的黄色背景。景。w调节目镜清晰地看到十字叉丝，然后由下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！），看清体和物镜，不得由上向下移动！），看清牛顿干涉环。牛顿干涉环。物理学实验教学示范中心物理学实验教学示范中心大学物理实验大学物理实验直径测量w注意环数不要数错，测量时应向一个方向转动，注意环数不要数错，测量时应向一个方向转动，防止空程误差，否则数据全部作废。防止空程误差，否则数据全部作废。操作动画物理学实验教学示范中心物理学实验教学示范中心大学物理实验大学物理实验注意事项注意事项 w牛顿环仪、劈尖、透镜和显微镜的光学表牛顿环仪、劈尖、透镜和显微镜的光学表面不清洁，要用专门的擦镜纸轻轻揩拭。面不清洁，要用专门的擦镜纸轻轻揩拭。w应尽量使叉丝对准干涉暗环的中央读数。应尽量使叉丝对准干涉暗环的中央读数。w由于计算由于计算R时，只需知道环数差时，只需知道环数差(m-n)，故，故以哪一环为第一环可以任意选择，但一经以哪一环为第一环可以任意选择，但一经选定，在整个测量过程中就不能改变。在选定，在整个测量过程中就不能改变。在牛顿环清晰可辨的前提下，对牛顿环清晰可辨的前提下，对m和和n应选取应选取远离园心的环来进行测量。远离园心的环来进行测量。物理学实验教学示范中心物理学实验教学示范中心大学物理实验大学物理实验注意事项注意事项 w注意读数不要数错，测量时应向一个方向转动，注意读数不要数错，测量时应向一个方向转动，防止空程误差，否则数据全部作废。防止空程误差，否则数据全部作废。w测量过程中防止震动引起干涉条纹的变化。测量过程中防止震动引起干涉条纹的变化。w实验时要将读数显微镜台下的反射镜翻转过来，实验时要将读数显微镜台下的反射镜翻转过来，不要让光从窗口经反射镜把光反射到载物台上，不要让光从窗口经反射镜把光反射到载物台上，一面影响对暗环的观测。一面影响对暗环的观测。w测读数据时，要始终沿着一个方向数环数，不能测读数据时，要始终沿着一个方向数环数，不能从两个方向读数；要防止漏数环数。从两个方向读数；要防止漏数环数。物理学实验教学示范中心物理学实验教学示范中心大学物理实验大学物理实验数据处理w逐差法 将数据以m-n=10 分成5组，分别求出R，再求其平均值。w作图法 环数k为横轴，Dk2为纵轴，作Dk2 k图线，求图线斜率，根据Dk2=4Rk求R。