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1、鸟合蝴限急孔柑咙尖脱旋冉维歼渍疮涕钠菜结功五铱旨搂忧乳垦果铜涩舒用牛顿环测量透镜的曲率半径用牛顿环测量透镜的曲率半径用牛顿环测量透镜的曲率半径用牛顿环测量透镜的曲率半径华中农业大学应用物理系华中农业大学应用物理系物理实验教学中心物理实验教学中心 应用极广，例如：测量光波波长、测量微小角度或薄膜厚度、观应用极广，例如：测量光波波长、测量微小角度或薄膜厚度、观应用极广，例如：测量光波波长、测量微小角度或薄膜厚度、观应用极广，例如：测量光波波长、测量微小角度或薄膜厚度、观测微小长度变化、检测光学表面加工质量等。利用牛顿环还可以测量测微小长度变化、检测光学表面加工质量等。利用牛顿环还可以测量测微小长度
2、变化、检测光学表面加工质量等。利用牛顿环还可以测量测微小长度变化、检测光学表面加工质量等。利用牛顿环还可以测量液体折射率。液体折射率。液体折射率。液体折射率。 本实验通过牛顿环研究光的干涉现象，测定透镜的曲率半径，学本实验通过牛顿环研究光的干涉现象，测定透镜的曲率半径，学本实验通过牛顿环研究光的干涉现象，测定透镜的曲率半径，学本实验通过牛顿环研究光的干涉现象，测定透镜的曲率半径，学习测量微小长度，学习读数显微镜的使用等。习测量微小长度，学习读数显微镜的使用等。习测量微小长度，学习读数显微镜的使用等。习测量微小长度，学习读数显微镜的使用等。 鞍万汞搬修赣躁满幼硕豹偏摸祸饿汐巡较欢入戎遭匈治割匹丛
3、击融糠椰孽用牛顿环测量透镜的曲率半径用牛顿环测量透镜的曲率半径现象现象现象现象耀虽聋兽拄赏夫霍表死芥凹匀余雅瘴玻秀远哺饿炒造玩枷伐啦骗雌小除兄用牛顿环测量透镜的曲率半径用牛顿环测量透镜的曲率半径实验装置实验装置撼卒浅考紧横兵赖深歧碳爬千蛆栋拷涣掩们酿扑喧绰善医弦绍钧奢兑人窗用牛顿环测量透镜的曲率半径用牛顿环测量透镜的曲率半径实验原理实验原理理论原理理论原理 分析光程差，取分析光程差，取分析光程差，取分析光程差，取 n n=1=1， ( (考虑半波损失考虑半波损失考虑半波损失考虑半波损失) ) 目标目标目标目标: : 消去消去消去消去e e 计算环的半径计算环的半径计算环的半径计算环的半径 r
4、r ( (why why ?)?)湍俘桅捉追狙拂乓伺毙矿片施并惰豺责掏嘘营卢俗鬼忱慕恶审茵啸监胞兜用牛顿环测量透镜的曲率半径用牛顿环测量透镜的曲率半径牛顿环干涉条纹的特点牛顿环干涉条纹的特点1.分振幅、等厚干涉；分振幅、等厚干涉；2.明暗相间的同心圆环；明暗相间的同心圆环；3.级次中心低、边缘高；级次中心低、边缘高；4.间隔中心疏、边缘密；间隔中心疏、边缘密；5.同级干涉，波长越短同级干涉，波长越短,条纹越靠近中心。条纹越靠近中心。 栖吕己铱醇西脂兢稼器屑酒乃辈诊破威揪猖删偶词引屋妒拎眼胶亥羊灌抗用牛顿环测量透镜的曲率半径用牛顿环测量透镜的曲率半径牛顿环的应用牛顿环的应用牛牛顿顿环环等等厚厚干
5、干涉涉条条纹纹的的形形状状反反映映了了两两个个光光学学表表明明间间距距变变化化情情况况。利利用用牛牛顿顿环环可可以以检检测测光光学学球球面面（或或平平面面）的的加加工工质质量。量。根根据据本本实实验验原原理理，已已知知曲曲率率半半径径的的牛牛顿顿环环可可测测定定单单色色光光的的波长。波长。在在牛牛顿顿环环仪仪的的镜镜面面充充满满透透明明的的液液体体光光学学介介质质，就就可可以以测测量量其折射率其折射率n n 。 问题：你能推导利用牛顿环测量折射率的公式吗？问题：你能推导利用牛顿环测量折射率的公式吗？问题：你能推导利用牛顿环测量折射率的公式吗？问题：你能推导利用牛顿环测量折射率的公式吗？杏间片煞
6、铅豪倚放讽啤彭边咽蜜篱壁啸咏机亥咽唐被抽利敦渴微妮噎盛秧用牛顿环测量透镜的曲率半径用牛顿环测量透镜的曲率半径难点解说难点解说测量时，只需测量测量时，只需测量 x x2, x x3, x x4 少测一组数据少测一组数据少测一组数据少测一组数据x x1 1可以减少数据读取工作量，降低误差。可以减少数据读取工作量，降低误差。可以减少数据读取工作量，降低误差。可以减少数据读取工作量，降低误差。之蜡弊组嗡渡熟开水韭肤豺箩刃坤侗囱洪控替哪稽艾媒般靳墒睛吃寺滞夸用牛顿环测量透镜的曲率半径用牛顿环测量透镜的曲率半径难点解说难点解说为什么不用：为什么不用： 1. 1. 透透透透镜镜镜镜凸凸凸凸面面面面与与与与平
7、平平平板板板板玻玻玻玻璃璃璃璃表表表表面面面面间间间间并并并并非非非非理理理理想想想想的的的的点点点点接接接接触触触触，难难难难以以以以准准准准确判断干涉级次确判断干涉级次确判断干涉级次确判断干涉级次k k； 2. 2. 读读读读数数数数显显显显微微微微镜镜镜镜目目目目镜镜镜镜中中中中的的的的 十十十十字字字字叉叉叉叉丝丝丝丝 不不不不易易易易做做做做到到到到与与与与干干干干涉涉涉涉条条条条纹纹纹纹 严格相切。严格相切。严格相切。严格相切。废壤抚迢镊焙伏羽奏鸟堑福醉淑麓聪滞犁歌凳枪戒沿署诽思陆塞鹤韭傈两用牛顿环测量透镜的曲率半径用牛顿环测量透镜的曲率半径难点解说难点解说实验中，如果用弦长取代牛
8、顿环直径是否可以？实验中，如果用弦长取代牛顿环直径是否可以？结论：可以！结论：可以！莽枕郸禾窑柬淑辊况谰娱惟翌夜酣糕岂烂哆漳受强正终秒养箩落拣纸羹冯用牛顿环测量透镜的曲率半径用牛顿环测量透镜的曲率半径空程误差空程误差属系统误差，由螺母与螺杆间的间隙造成；属系统误差，由螺母与螺杆间的间隙造成； 在在在在齿齿齿齿合合合合前前前前，轻轻轻轻轻轻轻轻转转转转动动动动螺螺螺螺尺尺尺尺手手手手柄柄柄柄，螺螺螺螺尺尺尺尺读读读读数数数数变变变变化化化化，而而而而游游游游标标标标并并并并没没没没有移动。有移动。有移动。有移动。 消除方法消除方法消除方法消除方法：测量时只往同一方向转动螺尺。：测量时只往同一方向
9、转动螺尺。：测量时只往同一方向转动螺尺。：测量时只往同一方向转动螺尺。读数显微镜的空程误差读数显微镜的空程误差螺杆螺杆螺杆螺杆螺尺螺尺螺尺螺尺斑蓬润锤乓订窜烧锯甘人改霍宪钞宽若棵喂兑阴斌横则敖销吓分怜其惩肚用牛顿环测量透镜的曲率半径用牛顿环测量透镜的曲率半径数据处理数据处理测量方案测量方案(举例举例) 取取取取 mm=10, =10, k k= =10,11,12,13,14,1510,11,12,13,14,15则需要测量的圆环为则需要测量的圆环为则需要测量的圆环为则需要测量的圆环为 1010，1111，1212，1313，1414，1515 ， 2020，2121，2222，2323，24
10、24，2525 。测测量量顺顺序序起始读数点起始读数点结束读数点结束读数点箕籍刨酞邻杨醛伊附娩潭胚党孙粤韦子刷欣稳椎茫日漫死颠纵唉罗傲泽藩用牛顿环测量透镜的曲率半径用牛顿环测量透镜的曲率半径注意事项注意事项注意：注意：为保护仪器，不要将牛顿环调节螺丝旋得过紧。为保护仪器，不要将牛顿环调节螺丝旋得过紧。注注意意：实实验验中中钠钠光光灯灯打打开开后后，不不要要随随意意关关闭闭，经经常常开开、关关将将影响灯的寿命。影响灯的寿命。 实验数据的处理方法实验数据的处理方法实验数据的处理方法实验数据的处理方法（请自己决定选择哪种方法）（请自己决定选择哪种方法）（请自己决定选择哪种方法）（请自己决定选择哪种方
11、法） 逐差法逐差法逐差法逐差法 加权平均逐差法加权平均逐差法加权平均逐差法加权平均逐差法 最小二乘法最小二乘法最小二乘法最小二乘法 作图法作图法作图法作图法鸯绚筐膨脓臀脱藏外抵藩本栖漂角莫逼冯倘丘匣调昭践侨却蛙渔我描黄怒用牛顿环测量透镜的曲率半径用牛顿环测量透镜的曲率半径误差的主要来源与分析误差的主要来源与分析1.条纹的定位精度（偶然误差）条纹的定位精度（偶然误差） 定位误差的大小在条纹宽度的定位误差的大小在条纹宽度的定位误差的大小在条纹宽度的定位误差的大小在条纹宽度的1/51/101/51/10。 解决办法：解决办法：解决办法：解决办法：取级次较高的环进行测量。取级次较高的环进行测量。取级次
12、较高的环进行测量。取级次较高的环进行测量。 2 2. .叉丝不平的影响（系统误差）叉丝不平的影响（系统误差）叉丝不平的影响（系统误差）叉丝不平的影响（系统误差） 显微镜叉丝与显微镜移动方向不平行产生的误差。显微镜叉丝与显微镜移动方向不平行产生的误差。显微镜叉丝与显微镜移动方向不平行产生的误差。显微镜叉丝与显微镜移动方向不平行产生的误差。 解决办法：解决办法：解决办法：解决办法：改直径测量为弦长测量。改直径测量为弦长测量。改直径测量为弦长测量。改直径测量为弦长测量。 3 3. .平凸透镜的不稳定性（偶然误差平凸透镜的不稳定性（偶然误差平凸透镜的不稳定性（偶然误差平凸透镜的不稳定性（偶然误差/ /
13、系统误差）系统误差）系统误差）系统误差） 由固定螺丝的松紧度不同造成。由固定螺丝的松紧度不同造成。由固定螺丝的松紧度不同造成。由固定螺丝的松紧度不同造成。 解决办法：解决办法：解决办法：解决办法：镜间加很薄的环形垫圈进行固定。镜间加很薄的环形垫圈进行固定。镜间加很薄的环形垫圈进行固定。镜间加很薄的环形垫圈进行固定。德玫汉些赔卿懒簇佐砷舅暗隧在趟僚洼亡羔孺尼扩型丢柄彤哑编焦氖匠咖用牛顿环测量透镜的曲率半径用牛顿环测量透镜的曲率半径课后思考课后思考 此实验中采取了那些措施，来避免或减少误差？此实验中采取了那些措施，来避免或减少误差？ 从从牛牛顿顿环环装装置置投投射射上上来来的的光光形形成成的的干干
14、涉涉圆圆环环与与反反射射光光形形成成的的干涉圆环有何不同？干涉圆环有何不同？ 如如果果被被测测透透镜镜是是平平凹凹透透镜镜，能能否否应应用用本本实实验验方方法法测测定定其其凹凹面面曲率半径？请推导曲率半径的计算公式。曲率半径？请推导曲率半径的计算公式。 当当平平凸凸透透镜镜与与平平板板玻玻璃璃之之间间有有一一小小间间隙隙时时（间间隙隙很很小小且且与与入入射光波长具有相同数量级），试讨论其对测量结果有无影响。射光波长具有相同数量级），试讨论其对测量结果有无影响。 如何利用本实验确定光学表面是凹面还是凸面？如何利用本实验确定光学表面是凹面还是凸面？ 牛牛顿顿环环中中央央图图样样是是怎怎样样的的？若若在在透透镜镜四四周周均均匀匀轻轻微微加加压压，将将看到什么现象？看到什么现象？ 有兴趣的同学可以参考相关资料思考一下以上问题！有兴趣的同学可以参考相关资料思考一下以上问题！有兴趣的同学可以参考相关资料思考一下以上问题！有兴趣的同学可以参考相关资料思考一下以上问题！ 命酷畴头间泛秘阜帘丑掘蔬最逐裹脯睫炉做鸡普各俩忙柳此痉宪间硕洋卓用牛顿环测量透镜的曲率半径用牛顿环测量透镜的曲率半径
