用牛顿环测透镜的曲率半径ppt课件.ppt

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1、用牛顿环测定透镜的曲率半径用牛顿环测定透镜的曲率半径牛顿环简介 1675年牛顿在制作天文望远镜是，偶然将望远镜放在平板玻璃上，发现许多同心圆花样，后人称牛顿环。但是，由于牛顿主张微粒说（光的干涉是光波动性的一种表现）未能对该现象作出解释。指导19世纪初，英国科学家托马斯杨采用光的波动学说解释了牛顿环现象。 牛顿环是一种分振幅方法实现的等厚干涉现象。 在一块玻璃上，放一曲率半径很大的平凸透镜，用单色光照射透镜与玻璃片，就可以观察到一些明暗相间的同心圆环，圆环分布是内疏外密，圆心在接触点。 从反射的方向看到的中心为暗纹，透射方向观察中心为明纹。如果用白光照射，可观察到彩色条纹。等厚干涉应用 科学研

2、究和工程技术上广泛应用等厚干涉现象。如，测量光的波长，微小长度变化，检验工件表面光洁度等。 本实验应用牛顿环干涉测量平凸透镜的曲率半径。实验目的1.观察光的等厚干涉现象，加深对光的干涉原理的理解；2.学习利用干涉现象测量某些物理量的方法。实验仪器移测显微镜移测显微镜牛顿环仪牛顿环仪钠光灯钠光灯劈尖劈尖 读数显微镜读数显微镜(P25)(P25) 目镜目镜物镜物镜调焦手轮调焦手轮测微手轮测微手轮读数标尺读数标尺读数显微镜读数显微镜锁紧螺钉锁紧螺钉作用作用：1.成放大的虚像进行观察2.精密测量被测物大小。构成构成：目镜、物镜、十字叉丝。用用法法:1.调节目镜，使十字叉丝清晰并竖直；2.调节调焦手轮，

3、在目镜中观察，使被测物成像清晰。3.转动测微手轮，使十字叉丝对准被测物体起点，移动测微手轮一次对准被测物像上的两个位置，读出相应的读数，则两者之差即为被测物两位之间距离。牛顿环仪平凸透镜平凸透镜平玻璃板平玻璃板螺钉螺钉螺钉螺钉空气薄膜空气薄膜 1.构成：待测平凸透镜+平玻璃片叠合装在金属框架中。 2.用法：框架上有3个调节螺丝，可以改变干涉条纹的形状和位置，注意不可调节过紧，以免造成变形甚至损坏。组成：钠光灯灯管有两层玻璃泡，庄有少量的氩气和钠。通电时灯丝加热，氩气放出淡紫光，钠受热后变为气态，渐渐放出两条强谱线，波长分别为589.59nm和589.00nm。这两条谱线很接近，所以可以把它视为

4、单色光源，并取其平均值589.30nm为波长。 注意：注意：钠光灯不能反复开启，不可摇晃。 钠光灯管二、实验原理二、实验原理频率相同、振动方向一致、相位差保持恒定。现象：当一束光垂直的照在平凸透镜时，从其上方可观察到一种新接触点为圆心的内疏外密的同心圆环。产生原因：平凸透镜与平面镜之间形成一空气薄膜，理解出点等距离的地方，厚度相同。若单色光平行近垂直的射在入射面时，则空气膜上下表面反射的光将互相干涉，形成明暗条纹。11h1222nh22k明纹321、k212 ）（ k暗纹、 210k 3. 曲率半径的测量公式曲率半径的测量公式上下表面反射光的光程差为：半波损失：光由光疏介质射入光密介质在其分界

5、面反射时，反射光都有位相的突变，即为半波损失。（改变相位相当于损失半个半波长。 ）半波损失半波损失形成暗纹的条件：形成暗纹的条件：2kh其中，在空气中n=113hrR22222)(hhRhRRr02hhRRrh22由几何关系知：由几何关系知：2kh带入暗纹条件：带入暗纹条件：kRr kdkrR422透镜曲率半径：透镜曲率半径： 有逐差法可知，当测得的第有逐差法可知，当测得的第m级和第级和第k级的暗环直径级的暗环直径dm和和dk时，得到曲时，得到曲率半径的测量公式为：率半径的测量公式为：kmddRkm422kmddddRkmkm41 1、调节牛顿环、调节牛顿环 2 2、调节移测显微镜、调节移测显

6、微镜四、实验内容与步骤四、实验内容与步骤螺丝螺丝松松紧适宜；环纹处于中心；环纹紧适宜；环纹处于中心；环纹不能有明显的形变。不能有明显的形变。 1 1）调节显微镜镜筒位置；放置牛顿环与）调节显微镜镜筒位置；放置牛顿环与镜筒镜筒共轴。共轴。 2 2）摆放钠灯，调节）摆放钠灯，调节45450 0反射镜，使显微镜视场明亮。反射镜，使显微镜视场明亮。 3 3）调节目镜，使十字叉丝清晰并竖直；）调节目镜，使十字叉丝清晰并竖直； 4 4）调节焦距旋钮，使牛顿环纹清晰。）调节焦距旋钮，使牛顿环纹清晰。3 3、测量、测量 1 1）移移动刻度轮，使主尺上的刻度指在动刻度轮，使主尺上的刻度指在25mm25mm处。处

7、。 2 2）移动牛顿环，使十字叉丝处于牛顿环中心处。）移动牛顿环，使十字叉丝处于牛顿环中心处。 3 3）移动刻度轮，移动刻度轮，使使十字叉丝从牛顿环中心向左移到十字叉丝从牛顿环中心向左移到第第2222级级暗暗环环中心中心处处, ,然然后后反向转动，使十字叉丝与反向转动，使十字叉丝与第第2020级级暗环中心相切时，记暗环中心相切时，记下显微镜上的读数，以后分别记下下显微镜上的读数，以后分别记下1919、1818、1717、1616级暗纹中心相应级暗纹中心相应处的读数。继续向右移动，再分别记录第处的读数。继续向右移动，再分别记录第1010、9 9、8 8、7 7、6 6级暗纹中级暗纹中心处的显微镜

8、读数。继续右移，经过牛顿环中心后，依次测记右侧心处的显微镜读数。继续右移，经过牛顿环中心后，依次测记右侧第第6 6、7 7、8 8、9 9、1010和和1616、1717、1818、1919、2020级暗纹中心的读数。级暗纹中心的读数。4 4、计算、计算 用逐差法测透镜曲率半径，计算平均值。用逐差法测透镜曲率半径，计算平均值。16 干涉圆环直径的测量方法干涉圆环直径的测量方法mmmxxD右左级级m mk k级级左xm左xk右xk右xmkkkxxD右左数据记录：数据记录：级数m2019181716位置（mm）左右直径（mm）dm级数k109876位置（mm）左右直径（mm）dkdm+dk（mm）

9、dm-dk（mm）R(mm)R平均(mm)其中m-k=10=589.3nmkmddddRkmkm4181 1、在测量过程中、在测量过程中，显微镜只能沿，显微镜只能沿同一方同一方向移动，向移动，不可倒退不可倒退。 2.2.对物镜调焦时，应使物镜筒从最低点自下而上对物镜调焦时，应使物镜筒从最低点自下而上缓慢地调节，以免损坏仪器。缓慢地调节，以免损坏仪器。3.3.调节时，应预先使显微镜筒标尺位置处在可移调节时，应预先使显微镜筒标尺位置处在可移动范围的中点，以避免在测量时超出标尺的测量动范围的中点，以避免在测量时超出标尺的测量范围。范围。4.4.测量过程中，不要碰动牛顿环和震动实验台，测量过程中，不要碰动牛顿环和震动实验台，以免影响测量的准确性。以免影响测量的准确性。五、注意事项五、注意事项