牛顿环与劈尖干涉.ppt

苏州大学物理实验教学中心,光学实验,牛顿环,实验目的,实验原理,仪器和用具,实验内容,目 录,数据记录与处理,注意事项,【,实验目的,】,1,、,掌握用牛顿环测定透镜曲率半径的方法；,2,、,通过实验加深对等厚干涉原理的理解。,牛顿环,1.,读数显微镜,目镜,物镜,上下移动旋钮,水平移动旋钮,读数标尺,读数盘,【,实验仪器,】,牛顿环,2.,钠灯,钠光灯是一种气体放电灯。在放电管内充有金属钠和氩气。开启电源的瞬间，氩气放电发出粉红色的光。氩气放电后金属钠被蒸发并放电发出黄色光。,钠光在可见光范围内两条谱线的波长分别为,589.59nm,和,589.00nm,。这两条谱线很接近，所以可以把它视为单色光源，并取其平均值,589.30nm,为波长。,【,实验仪器,】,牛顿环,【,实验仪器,】,牛顿环,3.,牛顿环仪,平凸透镜与平板玻璃组合成牛顿环实验样品。,平凸透镜,平板玻璃,根据所使用的仪器材料或仪器卡中摘录仪器设备清单。,记录实验室内的温度、相对湿度和大气压强。,4,、实验器材及环境条件,【,实验仪器,】,牛顿环,【,实验原理,】,牛顿环,等厚干涉,平行光照射到薄介质上，介质上下表面反射的光会在膜表面处发生干涉。介质厚度相等处的两束反射光有相同的相位差，也就具有相同的干涉光强度，这就是等厚干涉。,牛顿环,【,实验原理,】,半波损失,波传播过程中，遇到波疏介质反射，反射点入射波与反射波有相同的相位。波由波密介质反射，反射点入射波与反射波的相位差,，光程差为,/2,，即产生了半波损失。,对光波说，来自大折射率介质的反射具有半波损失。,将一曲率半径相当大的平凸玻璃透镜放在一平面玻璃的上面，则在两者之间形成一个厚度随直径变化的空气隙。,空气隙的等厚干涉条纹是一组明暗相间的同心环。该干涉条纹最早被牛顿发现，所以称为,牛顿环,牛顿环,【,实验原理,】,牛顿环,h,在空气厚度为,h,的地方，上下表面反射的光的光程差为,2h+/2,，其中后一项是“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：,【,实验原理,】,牛顿环,牛顿环,【,实验内容,】,测量牛顿环直径，计算平凸透镜曲率半径,R,。,横向改变显微镜筒位置，使叉丝由第,12,环外向移动直至显微镜叉丝与第,12,环外切，读取,d,12,，继续朝同一方向移动叉丝至第,3,环读取,d,3,；仍按原方向移动叉丝（为防止产生空程差），越过中央暗环，使叉丝由第,3,环内向移动直至显微镜叉丝与第,3,环内切读取,d,3,，按同样方法读数至,d,12,。,【,数据记录及处理,】,牛顿环,10,9,8,7,6,5,4,3,2,1,R,(m,),(mm,2,),d=d,2,-d,1,(mm),d,2,(mm),d,1,(mm),次数,【,数据记录及处理,】,牛顿环,曲率半径计算,利用逐差法计算,R,m-n,=5,【,思考题,】,牛顿环,1,、测量牛顿环干涉各环的直径时，若叉丝不通过,圆环的中心，因而测量的是弦长而非直径，这对,实验结果有无影响？为什么？,2,、如果被测透镜是平凹透镜，能否应用本实验方法,测定其凹面的曲率半径？试说明理由并推导相应的,计算公式。,