实验报告-牛顿环

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1、上海交通大学1/4实 验 报 告姓 名：张少典 班 级：F0703028 学 号：5070309061 实验成绩：同组姓名：张伟楠 实验日期：2008/03/24 指导老师： 批阅日期：-用 CCD 成像系统观察牛顿环【实验目的】1、在进一步熟悉光路调整的基础上，用透射光观察等厚干涉现象牛顿环。2、学习利用干涉现象测量平凸透镜的曲率半径。【实验原理】测量时：= 理论上：大学物理实验报告上海交通大学2/4【实验数据记录、结果计算】 数据记录干涉条纹级数 n牛顿环像 rn(像素)5 179.466 197.517 212.558 227.429 240.8810 253.3111 265.8512

2、 277.7313 289.0814 300.29L= 3.918 mm定标次数 狭缝宽度（像素）L/x1 440.05 0.0089042 442.00 0.0088643 440.95 0.008885L/x=0.008884 mm/像素 数据处理干涉条纹级数 n牛顿环像 rn(像素)牛顿环 rn(mm)rn2(mm2)5 179.46 1.594323 2.5418656 197.51 1.754679 3.0788987 212.55 1.888294 3.5656558 227.42 2.020399 4.0820139 240.88 2.139978 4.57950510 253.

3、31 2.250406 5.06432711 265.85 2.361811 5.57815312 277.73 2.467353 6.08783213 289.08 2.568187 6.59558314 300.29 2.667776 7.117031大学物理实验报告上海交通大学3/4 结果计算与分析斜率 = 0.50532R* = 0.50532 mm2 = 589.3nm = 5.893*10-4 mm所以 R = 857.5 mm2*R*d0 - R*=0.02857 mm2大学物理实验报告上海交通大学4/4所以 d0= 3.113e-4 mm在这个实验中，误差可能分别来自在图样上画

4、圆时的半径误差，以及在测量缝宽时由于缝宽不能和光轴绝对垂直造成的误差。但由于使用电脑进行像素级别的测量，其他误差应当说是很小的。虽然在最后线性拟合时，截距有较大的误差范围，但由于在计算 d0 时，R*截距，故这一误差在最后得到 d0 值的时候也被控制的很小。【问题思考与讨论】1、对于同一牛顿环装置，反射式干涉环与透射式干涉环有什么异同之处？最明显的区别就是反射式干涉环的中心是暗的，而且亮纹和暗纹和透射式干涉环是相反的。原因是反射式干涉比透射式干涉少了一次半波损失。如右图所示，透射式干涉中，T2 经历两次透射，没有半波损失，T4 经历了两次半波损失，和 T2 的相位差恰好是一个波长，因此中央的干

5、涉条纹是加强的，也就是亮纹。再看反射式干涉，T1 没有半波损失，而 T3 经历了一次半波损失，使得两者相位差是半个波长，因此中央的干涉条纹是相消的，形成暗纹。同理，在所有透射式干涉形成亮纹的距离，反射式形成的都是暗纹。反之亦然。2、公式 d=r2/2R-d0中 d0表示什么意义？因为平凸透镜与平玻璃的接触处是有挤压的，使得实际的接触面积不是一个点而是有一定的大小，而挤压会使得气楔比理论上要窄，因此 d 会比理论指偏小，从而有一个修正值 d03、当用白光照射时，牛顿环的反射条纹与单色光照射时有何不同？白光照射时，由于不同波长的光干涉后形成的条纹各级半径不相等，使得不同波长的图像不重叠。又因为对于

6、确定的一级，半径平方与波长成正比，而白光所包含的光波长是连续的，因此所成的图像将很难分辨亮暗条纹，只是大体上可以看出颜色的“周期性”出现。即从圆心向外看时，颜色的变化取代了亮度的变化。形成了具有一定规律的“颜色条纹” 。4、小结这次实验比较顺利，由于很快就在电脑上得到了清晰的图像，因此有时间去让图像变得尽量清楚和完美。在画圆的时候，因为图像清晰，圆心的误差很小，全部控制在了 2 个像素的范围内。之后的线性拟合也基本让人满意，拟合度达到了 0.9997。高中在参加物理竞赛的时候就接触到了牛顿环，并且进行过理论上的推导，但从来没有亲眼观察过牛顿环。这次也算是弥补了这样一个小小的遗憾。但因为电脑原因没有保存下牛顿环的图样还是有一点可惜。