《光的薄膜干涉牛顿环实验报告》由会员分享，可在线阅读，更多相关《光的薄膜干涉牛顿环实验报告（10页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、为了适应公司新战略的发展，保障停车场安保新项目的正常、顺利开展，特制定安保从业人员的业务技能及个人素质的培训计划光的薄膜干涉牛顿环实验报告光的等厚干涉牛顿环实验报告实验目的1观察光的等厚干涉现象，熟悉光的等厚干涉的特点。2用牛顿环测定平凸透镜的曲率半径。3用劈尖干涉法测定细丝直径或微小厚度。实验仪器牛顿环仪，移测显微镜、钠灯、劈尖等。实验内容1用牛顿环测量平凸透镜表面的曲率半径按图11-2安放实验仪器调节牛顿环仪边框上三个螺旋，使在牛顿环仪中心出现一组同心干涉环。将牛顿环仪放在显微镜的平台上，调节45玻璃板，以便获得最大的照度。调节读数显微镜调焦手轮，直至在显微镜内能看到清晰的干涉条纹的像。适
2、当移动牛顿环位置，使干涉条纹的中央暗区在显微镜叉丝的正下方，观察干涉条纹是否在显微镜的读数范围内，以便测量。转动测微鼓轮，先使镜筒由牛顿环中心向左移动，顺序数到第24暗环，再反向至第22暗环并使竖直叉丝对准暗环中间，开始记录。在整个测量过程中，鼓轮只能沿同一个方向依次测完全部数据。将数据填入表中，显然，某环左右位置读数之差即为该环的直径。用逐差法求出R，并计算误差。2用劈尖干涉法则细丝直径将被测细丝夹在两块平板玻璃的一端，另一端直接接触，形成劈尖，然后置于读数显微镜载物台上。调节叉丝方位和劈尖放置方位，使镜筒移动方向与干涉条纹相垂直，以便准确测出条纹间距。用读数显微镜测出20条暗条纹间的垂直距
3、离l，再测出棱边到细丝所在处的总长度L，求出细丝直径d。重复步骤3，各测三次，将数据填入自拟表格中。求其平均值。实验记录表格=实验数据环数31415c/mmc/mmDm/mm思考题1.如果将钠灯转换为白光光源，所看到的牛顿环有何特点？钠光灯具有良好的单色性,若用白灯照,可以看到接触点为一暗点,其周围为一些明暗相间的彩色圆环。2.为什么说读数显微镜测量的牛顿环的直径，而不是牛顿环放大的直径？因为读数显微镜在读数的时候,把刻度尺和牛顿环的直径同时放大了,由目镜观察到的,所以两个的尺度实际上是一样的。3.为何牛顿环的干涉圆环不一样宽，而且随着级数增加而减少？牛顿环形成的空气薄膜的厚度不是均匀变化的,
4、离中心越远,厚度变化越快,条纹越密。Dm-Dn22R/mm等厚干涉牛顿环【实验目的】(1)用牛顿环观察和分析等厚干涉现象；(2)学习利用干涉现象测量透镜的曲率半径；(3)学会使用读数显微镜测距。【实验原理】在一块平面玻璃上安放上一焦距很大的平凸透镜，使其凸面与平面相接触，在接触点附近就形成一层空气膜。当用一平行的准单色光垂直照射时，在空气膜上表面反射的光束和下表面反射的光束在膜上表面相遇相干，形成以接触点为圆心的明暗相间的环状干涉图样，称为牛顿环，其光路示意图如图。如果已知入射光波长，并测得第k级暗环的半径rk，则可求得透镜的曲率半径R。但实际测量时，由于透镜和平面玻璃接触时，接触点有压力产生
5、形变或有微尘产生附加光程差，使得干涉条纹的圆心和环级确定困难。用直径Dm、Dn，有22Dm?DnR?4(m?n)?此为计算R用的公式，它与附加厚光程差、圆心位置、绝对级次无DD关，克服了由这些因素带来的系统误差，并且m、n可以是弦长。【实验仪器】JCD3型读数显微镜，牛顿环，钠光灯，凸透镜(包括三爪式透镜夹和固定滑座)。【实验内容】1、调整测量装置按光学实验常用仪器的读数显微镜使用说明进行调整。调整时注意：(1)调节45玻片，使显微镜视场中亮度最大，这时，基本上满足入射光垂直于透镜的要求(下部反光镜不要让反射光到上面去)。(2)因反射光干涉条纹产生在空气薄膜的上表面，显微镜应对上表面调焦才能找
6、到清晰的干涉图像。(3)调焦时，显微镜筒应自下而上缓慢地上升，直到看清楚干涉条纹时为止，往下移动显微镜筒时，眼睛一定要离开目镜侧视，防止镜筒压坏牛顿环。(4)牛顿环三个压紧螺丝不能压得很紧，两个表面要用擦镜纸擦拭干净。2、观察牛顿环的干涉图样调整牛顿环仪的三个调节螺丝，在自然光照射下能观察到牛顿环的干涉图样，并将干涉条纹的中心移到牛顿环仪的中心附近。调节螺丝不能太紧，以免中心暗斑太大，甚至损坏牛顿环仪。把牛顿环仪置于显微镜的正下方，使单色光源与读数显微镜上45?角的反射透明玻璃片等高，旋转反射透明玻璃，直至从目镜中能看到明亮均匀的光照。调节读数显微镜的目镜，使十字叉丝清晰；自下而上调节物镜直至
7、观察到清晰的干涉图样。移动牛顿环仪，使中心暗斑位于视域中心，调节目镜系统，使叉丝横丝与读数显微镜的标尺平行，消除视差。平移读数显微镜，观察待测的各环左右是否都在读数显微镜的读数范围之内。3、测量牛顿环的直径选取要测量的m和n(各5环)，如取m为55，50，45，40，35，n为30，25，20，15，10。转动鼓轮。先使镜筒向左移动，顺序数到55环，再向右转到50环，使叉丝尽量对准干涉条纹的中心，记录读数。然后继续转动测微鼓轮，使叉丝依次与45，40，35，30，25，20，15，10，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10，15，20，25，30，35，40，45，
8、50，55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，中途不得反转，以免引起回程差。4、算出各级牛顿环直径的平方值后，用逐差法处理所得数据，求出直径平方差的平均值代入公式求出透镜的曲率半径，并算出误差。注意：(1)近中心的圆环的宽度变化很大，不易测准，故从K=lO左右开始比较好；(2)m-n应取大一些，如取m-n=25左右，每间隔5条读一个数。(3)应从O数到最大一圈，再多数5圈后退回5圈，开始读第一个数据。(4)因为暗纹容易对准，所以对准暗纹较合适。，(5)圈纹中心对准叉丝或刻度尺的中心，并且当测距显微镜移动时，叉丝或刻度尺的某根线与圈纹相切(都切圈纹的右边
9、或左边)。【数据记录与处理】凸透镜曲率半径测量数据?7数据表取m?n?25?10m，仪器误差5?10mR标?6确定平凸透镜凸面曲率半径的最佳值D55?XL55?XR55?(?)?10?3m?10?3mD50?XL50?XR50?(?)?10?3m?10?3mD45?XL45?XR45?(?)?10m?10mD40?XL40?XR40?(?)?10?3m?10?3m?3?3D35?XL35?XR35?(?)?10?3m?10?3mD30?XL30?XR30?(?)?10?3m?10?3mD25?XL25?XR25?(?)?10?3m?10?3mD20?XL20?XR20?(?)?10m?10mD
10、15?XL15?XR15?(?)?10?3m?10?3mD10?XL10?XR10?(?)?10?3m?10?3m?3?3D552?D302?(?)2?10?6m2?10?6m2D502?D252?(?)2?10?6m2?10?6m2D452?D202?(?)2?10?6m2?10?6m2D402?D152?(?)2?10?6m2?10?6m2D352?D102?(?)2?10?6m2?10?6m2令Dm2?Dn2?MM?10?6m2?10?6m25曲率半径的最佳值Dm2?10?6R?mm?4(m-n)?4?25?10?7不确定度计算A类不确定度：SM10?6m2?10?6m2B类不确定度：仪
11、器误差：?仪?5?10?6m?Dm?Dn?仪5?10?6m?7?10?6m?BM?22Dm?Dn?10?6m2=?10?6m2注：取值最大值，DmD55?10m，DnD30?10m?3?3?M?10?6m2?10?6m2?10?6?3?R?m?10m?7故4(m?n)?4?25?10（4?10?3?100?%相对不确定度：ER?10R?R标()?10?3?100%?100%百分差：ER?3R标?10注意：百分差要在%以内。【误差分析】1、观察牛顿环时将会发现，牛顿环中心不是一点，而是一个不甚清晰的暗或亮的圆斑。其原因是透镜和平玻璃板接触时，由于接触压力引起形变，使接触处为一圆面；又镜面上可能有微小灰尘等存在，从而引起附加的程差，这都会给测量带来较大的系统误差。另外要用肉眼去观察暗条纹，误差会较大。2、平凸透镜的不稳定性也会影响实验结果。3、仪器不准或精度不够，制作粗糙(干涉环)所造成的系统误差。4、显微镜叉丝与显微镜移动方向不平行产生的误差。5、十字叉线纵轴没有垂直环，测量直径时没有将十字叉线纵轴与环相切。6、自己数错环的偶然误差，在操作时回转仪器时造成操作错误等。目的-通过该培训员工可对保安行业有初步了解，并感受到安保行业的发展的巨大潜力，可提升其的专业水平，并确保其在这个行业的安全感。
