光的等厚干涉优秀PPT.ppt

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1、光的等厚干涉第1页，本讲稿共11页前言n n由同一光源发出的光，经薄膜的上、下表面反射后在上表面附近相由同一光源发出的光，经薄膜的上、下表面反射后在上表面附近相遇产生干涉，在厚度相同的地方形成同一干涉条纹，这种干涉就叫遇产生干涉，在厚度相同的地方形成同一干涉条纹，这种干涉就叫等厚干涉等厚干涉。牛顿环是等厚干涉的典型例子。牛顿环是等厚干涉的典型例子。第2页，本讲稿共11页实验目的n n观察光的等厚干涉现象，了解等厚干涉的特点；观察光的等厚干涉现象，了解等厚干涉的特点；n n学习用干涉方法测量平凸透镜的曲率半径和单色光的波长；学习用干涉方法测量平凸透镜的曲率半径和单色光的波长；n n掌握读数显微镜

2、的原理和使用。掌握读数显微镜的原理和使用。实验仪器n n读数显微镜、钠光灯、牛顿环仪、白炽灯、滤色片。读数显微镜、钠光灯、牛顿环仪、白炽灯、滤色片。第3页，本讲稿共11页仪器介绍第4页，本讲稿共11页n n读数显微镜使用步骤如下：读数显微镜使用步骤如下：(1)(1)调调节节目目镜镜1 1，直直至至看看清清楚楚十十字字叉叉丝丝，再再松松开开目目镜镜止止动动旋旋钮钮1616，转转动动目目镜镜筒筒使使十十字字叉叉丝丝的的一一条条刻刻线线与与导导轨轨平平行行，然然后后扭扭紧紧止动旋钮。再次调节目镜的聚焦旋钮，使十字叉丝清晰。止动旋钮。再次调节目镜的聚焦旋钮，使十字叉丝清晰。(2)(2)在在外外部部观观

3、察察，利利用用调调焦焦手手轮轮1515小小心心地地将将镜镜筒筒下下降降到到物物镜镜尽尽可可能能地地接接近近被被观观测测物物体体表表面面，然然后后通通过过目目镜镜观观察察并并逐逐渐渐向向向向上上上上提提升升镜镜筒筒，至至能能看看到到物物体体的的像像，再再上上下下微微调调镜镜筒筒，直直到到像像最最清清晰晰，且且无无视差为止。视差为止。(3)(3)用用测测微微鼓鼓轮轮9 9（或或6 6）移移动动载载物物平平台台，使使十十字字叉叉丝丝的的一一条条刻刻线线依依次次与与待待测测物物体体两两端端相相切切时时，分分别别读读取取两两端端读读数数和和，则则待待测测物物体体的的长度。长度。注意注意注意注意：由于测微

4、螺旋的螺杆与螺母之间必有接触间隙，故测量时螺旋只允许单向旋转。第5页，本讲稿共11页实验原理n n牛顿环是由一块曲率半径很大的平凸透镜的凸面放在一块光学平板玻牛顿环是由一块曲率半径很大的平凸透镜的凸面放在一块光学平板玻璃上构成。在平凸透镜的凸面和平板玻璃的上表面之间形成了一层空璃上构成。在平凸透镜的凸面和平板玻璃的上表面之间形成了一层空气薄膜，其厚度由中心到边缘逐渐增加，当平行单色光垂直照射到牛气薄膜，其厚度由中心到边缘逐渐增加，当平行单色光垂直照射到牛顿环上时，经空气薄膜层上、下表面反射的光在平凸透镜凸面附近相顿环上时，经空气薄膜层上、下表面反射的光在平凸透镜凸面附近相遇产生干涉，其干涉图样

5、是以平凸透镜的凸面与平板玻璃的接触点遇产生干涉，其干涉图样是以平凸透镜的凸面与平板玻璃的接触点O O为中心的一组明暗相间的圆环为中心的一组明暗相间的圆环。第6页，本讲稿共11页实验原理第第k k级暗纹的半径：级暗纹的半径：中心暗斑（或亮斑）数出来第中心暗斑（或亮斑）数出来第m m个暗环和第个暗环和第n n个暗环的直径可表示为：个暗环的直径可表示为：则曲率半径则曲率半径 ：第7页，本讲稿共11页实验内容1.1.观察牛顿环的干涉图样观察牛顿环的干涉图样 (1)(1)调调整整牛牛顿顿环环仪仪的的三三个个调调节节螺螺丝丝，在在自自然然光光照照射射下下能能观观察察到到牛牛顿顿环环的的干干涉涉图图样样，并

6、并将将干干涉涉条条纹纹的中心调到牛顿环仪的中心附近。的中心调到牛顿环仪的中心附近。(2)(2)把把牛牛顿顿环环仪仪置置于于显显微微镜镜的的正正下下方方，使使单单色色光光源源与与读读数数显显微微镜镜上上4545 角角的的半半透透半半反反镜镜等等高高。调调节节半半透透半半反反镜镜的的角角度度，直直至至从从目目镜镜中中能能看看到到明明亮亮均均匀匀的的视视场。场。(3)(3)按按读读数数显显微微镜镜使使用用步步骤骤调调出出清清晰晰的的干干涉涉图图样样。移移动动牛牛顿顿环环仪仪，使使牛牛顿顿环环的的圆圆心心与与十十字字叉叉丝丝重重合合；调调节节目目镜镜系系统统，使使叉叉丝丝横横刻刻线线与与读读数数显显微

7、微镜镜的的标标尺平行。尺平行。第8页，本讲稿共11页实验内容2.2.测量牛顿环的直径测量牛顿环的直径(1)(1)转动测微鼓轮，先使牛顿环向右移动，顺序数到圆心左侧第转动测微鼓轮，先使牛顿环向右移动，顺序数到圆心左侧第4545环，再向左返回圆环，再向左返回圆心左侧第心左侧第4040环，使叉丝尽量对准干涉条纹的中心（注），记录读数。然后环，使叉丝尽量对准干涉条纹的中心（注），记录读数。然后继续转动测微鼓轮，使叉丝依次与继续转动测微鼓轮，使叉丝依次与3939，3838，3737，3131环对准，顺次记下读数；环对准，顺次记下读数；再继续转动测微鼓轮，使叉丝依次与圆心右侧第再继续转动测微鼓轮，使叉丝依

8、次与圆心右侧第3131，3232，3333，4040环对准，也环对准，也顺次记下各环的读数。注意在一次测量过程中，测微鼓轮应沿一个方向旋转，中顺次记下各环的读数。注意在一次测量过程中，测微鼓轮应沿一个方向旋转，中途不得反转，以免引起回程差。途不得反转，以免引起回程差。n n注：也可以采用与暗环相切的办法。但如果在左侧与暗环的外圆相切，则在注：也可以采用与暗环相切的办法。但如果在左侧与暗环的外圆相切，则在右侧就应与暗环的内圆相切。右侧就应与暗环的内圆相切。(2)(2)重复上述步骤一次。重复上述步骤一次。(3)(3)用逐差法求平凸透镜的的半径用逐差法求平凸透镜的的半径R R。第9页，本讲稿共11页

9、实验内容3.3.测红光波长测红光波长(1)(1)观察白光的干涉现象。旋转鼓轮，使叉丝移动到中心暗斑（或亮斑）处。观察白光的干涉现象。旋转鼓轮，使叉丝移动到中心暗斑（或亮斑）处。将钠光灯换成白炽灯，适当调节白炽灯的高低和摆放位置，此时可观察将钠光灯换成白炽灯，适当调节白炽灯的高低和摆放位置，此时可观察到彩色的干涉条纹。记下观察到的现象。到彩色的干涉条纹。记下观察到的现象。(2)(2)测量红光的波长。在白炽灯前面放上滤色片，由于经滤色片后出来的红测量红光的波长。在白炽灯前面放上滤色片，由于经滤色片后出来的红光的单色性较差，因此看到的干涉条纹数比用钠光照射时少得多，选取光的单色性较差，因此看到的干涉

10、条纹数比用钠光照射时少得多，选取第第7 7，8 8，9 9，1010环进行测量，测出它们的直径。环进行测量，测出它们的直径。(3)(3)用逐差法求红光的波长用逐差法求红光的波长。第10页，本讲稿共11页思考题(1)(1)牛顿环的中心在什么情况下是暗的，在什么情况下是亮的？牛顿环的中心在什么情况下是暗的，在什么情况下是亮的？(2)(2)实验中为什么用公式实验中为什么用公式 而不用更简单的而不用更简单的 求求R R？(3)(3)实验中若遇到下列情况，对实验结果是否有影响？为什么？实验中若遇到下列情况，对实验结果是否有影响？为什么？牛顿环中心是亮斑而非暗斑。牛顿环中心是亮斑而非暗斑。测测各各个个D Dm m时时，叉叉丝丝交交点点未未通通过过圆圆环环的的中中心心，因因而而测测量量的的是是弦弦长长而非真正的直径。而非真正的直径。(4)(4)在在测测量量过过程程中中，读读数数显显微微镜镜测测微微鼓鼓轮轮为为什什么么只只准准单单方方向向前前进进，而而不不准后退？准后退？第11页，本讲稿共11页