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1、牛顿环干涉 北方民族大学物理实验中心 Fundamentalphysicsexperiment 牛顿环简介 17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曲率已知的透镜上 偶然发现干涉圆环 并对此进行了实验观测和研究 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 这是由于光的干涉造成的 这种光学现象被称为 牛顿环 实验目的 1 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方法 3 学习使用读数显微镜 实验仪器 读数显微镜钠灯牛顿环 钠光灯 钠光灯是一
2、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 氩气放电发出粉红色的光 氩气放电后金属钠被蒸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为589 6nm和589 0nm 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589 3nm为波长 实验仪器 读数显微镜 目镜 物镜 上下移动旋钮 水平移动旋钮 读数标尺 读数盘 实验仪器 牛顿环 平凸透镜与平板玻璃组合成牛顿环实验样品 实验仪器 牛顿环 将一曲率半径相当大的平凸玻璃透镜放在一平面玻璃的上面 则在两者之间形成一个厚度随直径变化的空气隙 空气隙的等厚干涉条纹是一组明暗相间的同心环 该干涉条纹最早被牛顿发现 所以称
3、为牛顿环 实验仪器 空气薄层中 任一厚度e处上下表面反射光的干涉条件 实验原理 各级明 暗干涉条纹的半径 如波长已知 可用此法求出透镜曲率半径 反之亦然 实验原理 实验内容与要求 1 光源对准目镜筒上的45 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 此时通过目镜可以看到明亮的黄色背景 2 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 为防止压坏被测物体和物镜 不得由上向下移动 看清牛顿干涉环 实验内容与要求 3 取m 15 n 5 横向改变显微镜筒位置 使叉丝由第15圈外向第15圈移动直至叉丝交点与之重合 读取C15 继续朝同一方向移动叉丝至第5
4、圈读取C5 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C 5 C 15 4 将牛顿环旋转若干角度 重复以上测量共6次 单位 mm 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开 使物镜筒自下而上地调节 严禁将镜筒反向调节 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 3 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 1 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 思考题 ThankYou
