等厚干涉应用及研究.docx

预习报告
等厚干涉的应用和研究----光波波长的相对测定

班级 C09食工 姓名 游世明 学号 091312107 指导老师 夏雪琴

光的干涉现象在科学研究和工业生产上有着广泛的应用，如测量光波波长、精确地测量微小物的长度、厚度和角度，检验物体表面光洁度等。本实验将利用光的等厚干涉现象之一的牛顿环来测量平凸透镜的曲率半径及光波波长，同时也可选做利用劈尖干涉测量细丝的直径。

【实验目的】
1．熟悉读数显微镜的调整和使用，掌握消除螺距误差的方法。
2．观察等厚干涉现象—牛顿环，加强对干涉现象的认识。并学习利用干涉现象测量平凸透镜的曲率半径或微小厚度的方法，以及光波波长相对测定的方法。
3．学习用逐差法或外推法处理实验数据。

光波波长的相对测定
倘若在不知透镜曲率半径R下要探测某一单色光的波长λx，这时可选一已知波长为λ0的另一单色光源，通过同一牛顿环仪，分别观测出它们各自产生的牛顿环，并作出相应的两条～k直线，如图所示。
在图中任取两个及，与两条直线交于A、A′、B、B′四点，再找出在k轴上的坐标值m、m′、n、n′（可以不是整数），则

将两式相减，化简可得

【实验仪器】
牛顿环仪、单色光源(钠灯和汞灯)、读数显微镜
图 读数显微镜
【实验内容及步骤】
⑴ 调节牛顿环仪上的三个螺丝，使干涉条纹中心位于中央位置（注意不能拧得太紧或过松）。
⑵ 粗调。首先升降载物台使45°角平板玻璃正对准单色光源的出射方向，如图所示。
然后调整横、纵向旋钮使载物台处于最佳位置，同时注意横向调节旋钮的微动鼓轮的读数方法（鼓轮上是副尺）。最后将牛顿环仪放在显微镜镜筒正下方，并将镜筒下移到最低点，同时调整目镜看清十字叉丝。
⑶ 细调。首先微动45°角平板玻璃的方向使显微镜中视场均匀明亮(有时还需微微转动整台读数显微镜)。其次缓慢调升镜筒即可找到干涉条纹，但这时视场中很可能出现的是弧，即图13-2所示的一部分。然后调整横、纵向旋钮使条纹中心出现，并与十字叉丝的交点相重合。
⑷ 测量。假设实验中要求测量第35、32、29、26、23、20六个环的直径，为了消除螺距误差，首先从中心向左或右数到第40个暗环，然后反向转动鼓轮使叉丝竖线与第35个暗环直径端点相外切，同时记下其坐标值x。随后依次测出第32、29、26、23、20环的直径的同一侧端点的坐标值。再继续转动鼓动至另一侧第5环使叉丝与环相内切，依次测出第20、23、26、29、32、35环直径的另一侧端点的坐标值x′。注意，在整个测量过程中鼓轮的旋转方向只能始终向一个方向转动（目的就是为了消除螺距误差）。
(5) 换一光源(汞灯)再测量一组数据
【数据处理】
⑴ 将实验测得的数据填入表中，利用逐差法选取适当的m-n，并计算平均值。本实验以测量第5～10暗环直径为例，填写和处理实验数据，并按逐差法的要求选取m-n=9。
钠灯
环数
m
左x
/mm
右x´
/mm
直径Dm=x-x´
/mm
环数
n
左x
/mm
右x´
/mm
直径Dn=x-x´
/mm
35

26

32

23

29

20

汞灯
环数
m
左x
/mm
右x´
/mm
直径Dm=x-x´
/mm
环数
n
左x
/mm
右x´
/mm
直径Dn=x-x´
/mm
35

26

32

23

29

20

⑵ 由公式计算R，并计算其r2，即：

⑶将两式相减，化简可得