牛顿环实验报告-PPT课件.ppt

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1、牛顿环干涉牛顿环干涉牛顿环简介牛顿环简介 1717世纪初，物理学家牛顿在考察肥皂泡及其世纪初，物理学家牛顿在考察肥皂泡及其他薄膜干涉现象时，把一个玻璃三棱镜压在一个他薄膜干涉现象时，把一个玻璃三棱镜压在一个曲率已知的透镜上，偶然发现曲率已知的透镜上，偶然发现 干涉圆环，并对干涉圆环，并对此进行了实验观测和研究。此进行了实验观测和研究。他发现，用一个曲率他发现，用一个曲率半径大的凸透镜和一个平面玻璃相接触，用白光半径大的凸透镜和一个平面玻璃相接触，用白光照射时，其接触点出现明暗相间的同心彩色圆环，照射时，其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。这用单色光照射，

2、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”。内 容实验目的实验目的1实验仪器实验仪器2实验原理实验原理3实验内容和要求实验内容和要求4数据记录和处理数据记录和处理5思考题思考题6实验目的1. 观察等厚现象，考察其特点。观察等厚现象，考察其特点。2. 掌握一种测量透镜曲率半径的掌握一种测量透镜曲率半径的方法。方法。3. 学习使用读数显微镜。学习使用读数显微镜。实验仪器n读数显微镜读数显微镜n钠灯钠灯n牛顿环牛顿环钠光灯 钠光灯是一种气体放电灯。在放电管内充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

3、的瞬间，氩气放有金属钠和氩气。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光。发并放电发出黄色光。 钠光在可见光范围内两条谱线的波长分别钠光在可见光范围内两条谱线的波长分别为为589.6nm589.6nm和和589.0nm589.0nm。这两条谱线很接近，。这两条谱线很接近，所以可以把它视为单色光源，并取其平均值所以可以把它视为单色光源，并取其平均值589.3nm589.3nm为波长。为波长。 实验仪器实验仪器读数显微镜 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实验仪器实验

4、仪器牛顿环 平凸透镜与平板玻璃组合成牛顿环实验样平凸透镜与平板玻璃组合成牛顿环实验样品。品。平凸透镜平凸透镜平板玻璃平板玻璃实验仪器实验仪器牛顿环将一曲率半径相将一曲率半径相当大的平凸玻璃透镜当大的平凸玻璃透镜放在一平面玻璃的上放在一平面玻璃的上面，则在两者之间形面，则在两者之间形成一个厚度随直径变成一个厚度随直径变化的空气隙。化的空气隙。空气隙的等厚干空气隙的等厚干涉条纹是一组明暗相涉条纹是一组明暗相间的同心环。该干涉间的同心环。该干涉条纹最早被牛顿发现，条纹最早被牛顿发现，所以称为牛顿环。所以称为牛顿环。实验仪器实验仪器2 , 1 , 0=2) 1+2(3 , 2 , 1=2+2暗条纹明条

5、纹kkkke空气薄层中，任一厚度空气薄层中，任一厚度e处上下表面反射光的干涉条件：处上下表面反射光的干涉条件：实验原理实验原理22222eeRRr Re)(eR 略去略去e2Rre22 各级明、暗干涉条纹的半径：各级明、暗干涉条纹的半径：明条纹321212,)( kRkr 暗条纹210 , kkRr nmDDRnm422如波长已知，可用此法求出透镜曲率半径；如波长已知，可用此法求出透镜曲率半径；反之亦然。反之亦然。实验原理实验原理实验内容与要求1. 1. 光源对准目镜筒上的光源对准目镜筒上的4545平板玻璃，调节平板玻平板玻璃，调节平板玻璃方向，使光垂直照在平凸透镜装置上。此时通过目璃方向，使

6、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。镜可以看到明亮的黄色背景。2. 2. 被测物体放到载物平台上，调节目镜清晰地看到被测物体放到载物平台上，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！），看清牛坏被测物体和物镜，不得由上向下移动！），看清牛顿干涉环。顿干涉环。实验内容与要求3. 3. 取取m=15，n=5。横向改变显微镜筒位置，使。横向改变显微镜筒位置，使叉丝由第叉丝由第15圈外向第圈外向第15圈移动直至叉丝交点与之圈移动直至叉丝交点与之重合，读取重合，读取C15，继

7、续朝同一方向移动叉丝至第，继续朝同一方向移动叉丝至第5 5圈读取圈读取C5 ；仍按原方向移动叉丝（为防止产生空；仍按原方向移动叉丝（为防止产生空程差），越过中央暗环，按同样方法读取程差），越过中央暗环，按同样方法读取C5 、C15 。 4. 4. 将牛顿环旋转若干角度，重复以上测量共将牛顿环旋转若干角度，重复以上测量共6 6次。次。 次数123456C15C5C15C5D15D5单位：单位：mm牛顿环数据记录表牛顿环数据记录表数据记录和处理注意事项1.调节显微镜的焦距时，应使物镜筒从待测物移调节显微镜的焦距时，应使物镜筒从待测物移开，使物镜筒自下而上地调节。严禁将镜筒反向开，使物镜筒自下而上地

8、调节。严禁将镜筒反向调节，以免碰伤和损坏物镜和待测物。调节，以免碰伤和损坏物镜和待测物。2.在整个测量过程中，十字叉丝中的一条线必须与在整个测量过程中，十字叉丝中的一条线必须与主尺平行，十字叉丝的走向应与待测物的两个位置主尺平行，十字叉丝的走向应与待测物的两个位置连线平行，同时不要将待测物移动。连线平行，同时不要将待测物移动。3.测量中的测微鼓轮只能向一个方向转动，以防因测量中的测微鼓轮只能向一个方向转动，以防因螺纹中的空程而引起的误差。螺纹中的空程而引起的误差。1是否可以用弦长取代牛顿环直径？是否可以用弦长取代牛顿环直径？2. 用同样的方法能否测定凹透镜的曲率半径。用同样的方法能否测定凹透镜的曲率半径。思考题