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1、牛顿环实验牛顿环实验牛牛顿环实验v实验简介v实验目的v实验仪器v实验原理v实验内容v数据记录v数据处置实验简介实验简介 “ “牛牛顿环是牛是牛顿在在16751675年制做年制做天文望天文望远镜时，偶，偶尔将一个望将一个望远镜的物的物镜放在平板玻璃上放在平板玻璃上发现的。的。 用白光照射用白光照射时，接触点出，接触点出现明暗相明暗相间的同心彩色的同心彩色 圆环。用。用单色光照射，那么出色光照射，那么出 现明暗相明暗相间的的单色色圆环，这 是由于光的干涉呵斥的，是由于光的干涉呵斥的，这 种光学景象被称种光学景象被称为“牛牛顿 环。牛。牛顿环是一种薄膜等是一种薄膜等 厚干涉。厚干涉。 实验目的实验目
2、的1. 1. 察看和牛顿环产生的等厚干涉景象，察看和牛顿环产生的等厚干涉景象，研讨其特点；研讨其特点；2 2掌握丈量平凸透镜曲率半径的方法；掌握丈量平凸透镜曲率半径的方法；3 3掌握读数显微镜的运用掌握读数显微镜的运用目镜目镜物镜物镜上下移上下移动旋钮动旋钮读数标尺读数标尺读数鼓轮：程读数鼓轮：程度挪动旋钮度挪动旋钮实验仪器实验仪器反光镜旋钮反光镜旋钮牛牛顿环仪读数显微镜读数显微镜 平凸透镜与平板玻璃组合成牛顿环仪。平凸透镜与平板玻璃组合成牛顿环仪。平板玻璃平板玻璃平凸透镜平凸透镜空气层空气层实验原理实验原理一、等厚干涉一、等厚干涉一、等厚干涉一、等厚干涉 平行光照射到薄膜介平行光照射到薄膜介
3、平行光照射到薄膜介平行光照射到薄膜介质质上，介上，介上，介上，介质质上下外表反射上下外表反射上下外表反射上下外表反射的光会在膜外表的光会在膜外表的光会在膜外表的光会在膜外表处发处发生干涉。介生干涉。介生干涉。介生干涉。介质质厚度相等厚度相等厚度相等厚度相等处处的两的两的两的两束反射光有一束反射光有一束反射光有一束反射光有一样样的相位差，也就具有一的相位差，也就具有一的相位差，也就具有一的相位差，也就具有一样样的干涉光的干涉光的干涉光的干涉光强强度，度，度，度，这这就是薄膜等厚干涉。就是薄膜等厚干涉。就是薄膜等厚干涉。就是薄膜等厚干涉。二、牛二、牛二、牛二、牛顿环顿环 将一曲率半径相当大的平凸玻
4、璃透将一曲率半径相当大的平凸玻璃透将一曲率半径相当大的平凸玻璃透将一曲率半径相当大的平凸玻璃透镜镜放在一平放在一平放在一平放在一平面玻璃的上面，那么在两者之面玻璃的上面，那么在两者之面玻璃的上面，那么在两者之面玻璃的上面，那么在两者之间间构成一个厚度随直构成一个厚度随直构成一个厚度随直构成一个厚度随直径径径径变变化的空气隙。空气隙的等厚干涉条化的空气隙。空气隙的等厚干涉条化的空气隙。空气隙的等厚干涉条化的空气隙。空气隙的等厚干涉条纹纹是一是一是一是一组组明明明明暗相暗相暗相暗相间间的同心的同心的同心的同心环环。45平板玻平板玻璃璃钠光源钠光源牛顿环仪牛顿环仪牛顿环条纹牛顿环条纹45平板玻璃平板
5、玻璃三、实验公式：三、实验公式：三、实验公式：三、实验公式： 在空气厚度为e的地方，上下外表反射的光的光程差为2e+/2，其中后一项为哪一项“半波损失。 光 程 差 为 (2k+1) /2处为干涉暗条纹，得到曲率半径计算公式：实验内容实验内容一、一、观测牛牛顿环1、光光源源对准准目目镜筒筒上上的的45平平板板玻玻璃璃，调理理平平板板玻玻璃璃方方向向，使使光光垂垂直直照照在在平平凸凸透透镜安安装装上上。此此时经过目目镜可以看到亮堂的黄色背景。可以看到亮堂的黄色背景。2、调理理目目镜明明晰晰地地看看到到十十字字叉叉丝，然然后后由由下下向向上上挪挪动显微微镜镜筒筒为防防止止压坏坏被被测物物体体和和物
6、物镜，不得由上向下挪，不得由上向下挪动！，看清牛！，看清牛顿干涉干涉环。 二、丈量牛顿环直径二、丈量牛顿环直径035 1 1、 转动读数鼓轮转动读数鼓轮转动读数鼓轮转动读数鼓轮, , 察看十字准线竖线从中央缓慢向左或向右移至察看十字准线竖线从中央缓慢向左或向右移至察看十字准线竖线从中央缓慢向左或向右移至察看十字准线竖线从中央缓慢向左或向右移至3535环，然后反方向自环，然后反方向自环，然后反方向自环，然后反方向自3535环向右或向左挪动，当十字准线竖线与环向右或向左挪动，当十字准线竖线与环向右或向左挪动，当十字准线竖线与环向右或向左挪动，当十字准线竖线与3232环外侧相切时，记录读数显微镜上的
7、位置读数环外侧相切时，记录读数显微镜上的位置读数环外侧相切时，记录读数显微镜上的位置读数环外侧相切时，记录读数显微镜上的位置读数x32x32然后继续转动鼓轮，使竖线依次与然后继续转动鼓轮，使竖线依次与然后继续转动鼓轮，使竖线依次与然后继续转动鼓轮，使竖线依次与31-2131-21环外侧相切，并记录读数。过了环外侧相切，并记录读数。过了环外侧相切，并记录读数。过了环外侧相切，并记录读数。过了2121环后继续转环后继续转环后继续转环后继续转动鼓轮，直到十字准线竖线回到牛顿环中心，核对该中心能否是动鼓轮，直到十字准线竖线回到牛顿环中心，核对该中心能否是动鼓轮，直到十字准线竖线回到牛顿环中心，核对该中
8、心能否是动鼓轮，直到十字准线竖线回到牛顿环中心，核对该中心能否是 k = 0 k = 0。03232 2、继续按原方向转动读数鼓轮，越过干涉圆、继续按原方向转动读数鼓轮，越过干涉圆环中心，记录十字准线与右边或左边第环中心，记录十字准线与右边或左边第21-32环内切时的读数，留意从一侧环内切时的读数，留意从一侧32环移环移到另一侧到另一侧32环的过程中鼓轮不能倒转，否那环的过程中鼓轮不能倒转，否那么将产生空程误差。么将产生空程误差。 1717牛顿环直径牛顿环直径空程空程误误差差: : 系系统误统误差，由差，由螺母与螺杆螺母与螺杆间间的的间间隙呵斥隙呵斥实验数据实验数据环的的级别m323130292827环的位置的位置Xm/mm左左右右直径直径Dm环的的级别N262524232221环的位置的位置Xn/mm左左右右直径直径Dn 数据处置数据处置1 1、用逐差法计算：、用逐差法计算：和和2 2、计算、计算 的不确定度：的不确定度：3 3、计算平凸透镜的曲率半径、计算平凸透镜的曲率半径R R及不确定度及不确定度: :再见再见
