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1、牛顿环与劈尖 实验名称： 等厚干涉牛 顿 环 和 劈 尖姓 名 学 号 班 级 评 分桌 号 教 室 第一实验楼614 日期 2012年 月 日 时 段 一、实验目的 1. 观察等厚干涉现象，了解其特点。 2. 学习用等厚干涉测量物理量的两种方法。 3. 学习使用显微镜测量微小长度。二、实验仪器及器件 牛顿环装置，平板光学玻璃片，读数显微镜，钠光灯，待测细丝（请自带计算器）。三、实验原理 1.等厚干涉 （简述原理、特点和应用）2. 牛顿环产生原理牛顿环装置 3. 曲率半径测量(1) 推导曲率半径计算公式(2) 实际测量公式（P240，6.36.7式）的考虑和导出 4. 劈尖干涉：如图，当用单色
2、光垂直入射时，空气劈尖上下表面反射的两束光将发生干涉，从而形成干涉条纹，条纹为平行于两玻片交界棱边的直线。根据光的干涉原理，得细丝的直径（或薄片的厚度）D 四、实验内容1. 用牛顿环测凸透镜的曲率半径。实验装置如图所示，其中，M为读数显微镜镜头，P为显微镜上的小反射镜，L为牛顿环装置。（1）借助室内灯光，用肉眼直接观察牛顿环，调节牛顿环装置上的三个螺丝钮，使牛顿环圆心位于透镜中心。调节时，螺丝旋钮松紧要适合，即要保持稳定，又勿过紧使透镜变形。（2）将显微镜镜筒调到读数标尺中央，并使入射光方向与显微镜移动方向垂直。放入牛顿环装置，移动显微镜整体方位和P的角度，使视场尽可能明亮。（3）调节显微镜目
3、镜，使十字叉丝清晰。显微镜物镜调焦，直到看清楚牛顿环并使叉丝与环纹间无视差（注意：物镜调焦时，镜筒应由下向上调以免碰伤物镜或被测物）。移动牛顿环装置使叉丝对准牛顿环中心。能在显微镜中看到清晰的牛顿环关键有三点：a.确保目测到的牛顿环在物镜的正下方；b.P反射镜角度合适，使S发出的钠黄光尽可能多地反射入物镜；c.物镜调焦合适。（4）定性观察待测圆环是否均在显微镜读数范围之内并且清晰。（5）定量测量：由于环中心有变形，应选择10级以上的条纹进行测量。如取m-n=8，则分别测出第25级到第10级各级的直径，然后用逐差法处理数据，求出曲率半径R。并给出完整的实验结果。数据处理可以用EXCEL处理。测量
4、时应注意避免螺旋空程引入的误差，这要求在整个测量过程中，显微镜筒只能朝一个方向移动，不许来回移动。特别在测量第25级条纹时，应使叉丝先越过25级条纹（比如第30级条纹）然后返回第25级条纹，并对第25级条纹的暗环中心位置开始读数并依次沿同一方向测完全部数据。2. 用劈尖测细丝直径（1）用两块平行板夹细铜丝或头发丝等被测物制成劈尖，劈尖放在载物台上，调焦得到清晰的条纹且无视差。调整劈尖位置，使干涉条纹与棱边平行。转动劈尖使条纹与显微镜移动方向垂直。（2）测量n20个条纹的间距和L，计算出D值。并给出完整的实验结果。五、实验记录及数据处理1.牛顿环实验数据处理级数K=25K=24K=23K=22K
5、=21K=20K=19K=18左位置右位置(mm)级数K=17K=16K=15K=14K=13K=12K=11K=10左位置右位置(mm) （把作为直接测量量看待，不考虑uB）R(mm)(mm)（写出计算公式及结果）测量结果实验数据表格12.劈尖实验数据处理 实验数据表格2(mm)(nm)n(mm)(mm)按单次测量评定不确定度不计、n的不确定度五、实验总结 （请记录下本次实验的感受及理论或实验技巧等方面的收获、体会与困惑等）六、实验思考题1. 实验中，除讨论的两表面反射光外，其它表面所反射的光之间能否产生干涉？(给出解释)2. 在劈尖实验中，如果下平板玻璃板表面有微小的凹凸，则该处空气薄膜厚度和干涉条纹如何畸变？ （可画图说明）石家庄铁道大学物理实验中心 第 2 页 共 5 页
