光学实验创新方案模板-牛顿环改进方案.docx

学院20182019学年第2学期创新实验方案物理与工程技术学院创新实验报告班级：17物本 分组：A组 姓名； 学号： 同组人： 实验名称: 牛顿环改进方案一、实验目的和意义（一）目的：1 .掌握用牛顿环测定透镜曲率半径的方法2 .通过实验加深对等厚干涉原理的理解（二）意义：利用悬长L代替直径D减少系统误差二、实验仪器三、实验原理（一）牛顿环是有待测平凸透镜L和磨光的平玻璃板p和安装在金属中构成的图 8T空架上有三个螺旋h,用于调解L和p之间的接触，从而改变干涉条纹的形 状和位置，调节h时，不可旋的过紧，以免接触压力过大，引起透镜弹性形变， 甚至损坏透镜。如图8-2所示，若以波长X的单行平行光投射到这种装置上，则有空气膜上下表 面反射的光波在空气膜附近互相干涉，两束光的光程差将随空气膜的厚度的变化 而变化，空气膜厚度相同处反射两束光具有相同的光程差，形成的干涉条纹的等 厚各点的轨迹，这种干涉是一种等厚干涉。（二）牛顿环：在反射方向观察时，将看到一组从接触点为中心的亮暗相同的圆环形干涉条级, 而且中心是暗斑，如果再透镜方向观察。看到干涉条纹与反射光的干涉条纹的光 强分布恰当互补，中心是亮斑，原来亮处变为暗环，暗处变为亮环，这种干涉称 为牛顿环。四、实验思路（一）对于读数显微镜“十字叉丝竖线与显微镜筒的移动方向垂直调节 的问题，没有判断的依据，仅凭学生通过自我感觉来调节,从而有的偏离“垂直较 远而给实验结果带来系统误差下面对其产生的误差进行分析并给出解决的办法如图8-2所示，由于叉丝竖线与显微镜简移动方向的不垂直使得牛顿干涉 环任意暗环k的直径D.的实际测量值为L其关系式为：即4 = &/sine 因此有：R = （J_I；）/4m九=-D：） /4nUsin2由于sWewi,所以测量值R偏大，是实际值l/sin*的倍 图8-2牛顿 环装置及光路示意图对此引起的系统误差通过分析得即在显微镜调节中，不必要 求“十字义丝竖线与显微镜筒的移动方向垂直”，并且只要使义丝交点大约在干 涉圆环的中心即可（要求叉丝交点与干涉圆环的中心重合也是很难把握的）.然后 利用叉丝交点对准待测干涉暗环，记下左右相应的读数值从而求得干涉暗环的 “直径，但此时求得的并非直径D而是弦长L,但其结果不会给透镜曲部半径 的测量引进误差原理分析如下：如图3所示,k级暗环的直径D与弦长L有如下关系：（£>K/2）2=（LK/2）2+/?2其中b为测量弦到牛顿环中心的距离.对每次调节好的装置为一定值，因 此有：R = D2k+m-D2k=I3k.M-I3k即；氏=（。工"一。3）/4儿（尸八小以）/4沈（二）减小系统误差的改进方法:1。调节牛顿环装置上的三颗螺丝螺丝不能拧的过紧或过松，通过观察调 到中心干涉斑为最小且又不至于松动为好，从而使透镜形变减至最小，进 而将测量结果误差减至最小。2 .将牛顿环置于读数显微镜载物台上'调节钠灯光源。3 .调节读数显微镜的目镜，让十字叉丝最清晰，调节显微镜筒找到最 清晰的干涉圆环，移动牛顿环装置让叉丝点对准干涉环中心，并调整光源 让视场中的干涩条纹清晰可见。4 .向左移动显微镜筒让叉丝的中心向右移动到干涉条纹暗环的最外 层，再反转一直向右缓慢移动镜筒，让叉丝交点对准各测干涉条纹的中心,记下左右读数/旌M5 . 计算4 =右左-力,求出R五、实验表格: