牛顿环实验报告.docx

牛M杯及其形Kjtjl的示意图牛顿环实验报告一、实验目的牛顿环法测曲率半径二、实验仪器牛顿环法测曲率半径实验的主要仪器有:读数显微镜Na光源牛顿环仪用劈尖测细丝直径实验的主要仪器有：读数显微镜Na光源劈尖三、实验原理在一块平面玻璃上安放上一焦距很大的平凸透镜，使其凸面与平面相接触，在接触点附近就形成一层空气膜。当用一平行的准单色光垂直照射时，在空气膜上表面反射的光束和卜表面反射的光束在膜上表面相遇相干，形成以接触点为圆心的明暗相间的环状干涉图样,称为牛顿环，其光路示意图如图。如果已知入射光波长，并测得第上级暗环的半径O,则可求得透镜的曲率半径R。但实际测量时，由于透镜和平面玻璃接触时，接触点有压力产生形变或有微尘产生附加光程差，使得干涉条纹的圆心和环级确定困难。用直径"”、Dn,有D2-D2R=-2-4(/n-n)此为计算R用的公式，它与附加厚光程差、圆心位置、绝对级次无美,克服了由这些因素带来的系统误差，并且°"、°可以是弦长。四、实验内容和步骤1、调整测量装置按光学实验常用仪器的读数显微镜使用说明进行调整。调整时注意：(1)调节45°玻片，使显微镜视场中亮度最大，这时，基本上满足入射光垂直于透镜的要求(下部反光镜不要让反射光到上面去)。(2)因反射光干涉条纹产生在空气薄膜的上表面，显微镜应对上表面调焦才能找到清晰的干涉图像。(3)调焦时，显微镜筒应自下而上缓慢地上升，直到看清楚干涉条纹时为止，往下移动显微镜筒时，眼睛一定要离开目镜侧视，防止镜筒压坏牛顿环。(4)牛顿环三个压紧螺丝不能压得很紧，两个表面要用擦镜纸擦拭干净。2、观察牛顿环的干涉图样(1)调整牛顿环仪的三个调节螺丝，在自然光照射下能观察到牛顿环的干涉图样，并将干涉条纹的中心移到牛顿环仪的中心附近。调节螺丝不能太紧，以免中心暗斑太大，甚至损坏牛顿环仪。(2)把牛顿环仪置于显微镜的正下方，使单色光源与读数显微镜上45角的反射透明玻璃片等高，旋转反射透明玻璃，直至从目镜中能看到明亮均匀的光照。(3)调节读数显微镜的目镜，使十字叉丝清晰；自下而上调节物镜直至观察到清晰的干涉图样。移动牛顿环仪，使中心暗斑(或亮斑)位于视域中心，调节目镜系统，使叉丝横丝与读数显微镜的标尺平行，消除视差。平移读数显微镜，观察待测的各环左右是否都在读数显微镜的读数范围之内。3、测量牛顿环的直径(1)选取要测量的m和n(各5环)，如取m为55,50,45,40,35,n为30,25,20,15,IOo(2)转动鼓轮。先使镜筒向左移动，顺序数到55环，再向右转到50环，使叉丝尽量对准干涉条纹的中心，记录读数。然后继续转动测微鼓轮，使叉丝依次与45,40,35,30,25,20,15,10,环对准，顺次记下读数；再继续转动测微鼓轮，使叉丝依次与圆心右10,15,20,25,30,35,40,45,50,55环对准，也顺次记下各环的读数。注意在一次测量过程中，测微鼓轮应沿一个方向旋转，中途不得反转，以免引起回程差。4、算出各级牛顿环直径的平方值后，用逐差法处理所得数据，求出直径平方差的平均值代入公式求出透镜的曲率半径，并算出误差。.注意：(1)近中心的圆环的宽度变化很大，不易测准，故从K=IO左右开始比较好；(2)m-n应取大一些，如取m-n=25左右，每间隔5条读一个数。(3)应从0数到最大一圈，再多数5圈后退回5圈，开始读第一个数据。(4)因为暗纹容易对准，所以对准暗纹较合适。，(5)圈纹中心对准叉丝或刻度尺的中心，并且当测距显微镜移动时，叉丝或刻度尺的某根线与圈纹相切（都切圈纹的右边或左边）。五、数据表格和数据处理数据表格=589nmm-n=20环的级次m40353025平均值环的位JBtZmm右61.06960.71960.33959.929左49.97950.32950.71951.119环的直径nmdm11.0910.399.628.81环的级次n2015105环的位置Zmm右59.92958.96958.35957.583左51.56952.07952.67953.469环的直制nmdn5.686.897.914.12直径的平方dm2122.99107.9592.5477.62直径的平方d2625747.4732.2616.97dm2-<ln260.4260.4860.2860.6560.45.2»2d-%R计算曲率半径4(m-n)lR=1.2829m六、思考题第1题、在测量中，如何避免鼓轮移动可能产生的空程差？2.牛顿环的中心一定是目镜视场中所观察到的零级暗斑中心吗？为什么？1 .答：“不反转”测微轮，即测量时应单方向旋转测微鼓轮，移到最右端后从右往左，读到最左端。2 .答：是的。因为光程差是半个波长的奇数倍，在环中心，理论上空气间隙为零，由于半波损失，所以出现暗斑。