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1、用牛顿环测定透镜的曲率半径实验实验0202光的等厚干涉牛顿环、劈尖1.干涉条纹的成因及特点2.牛顿环测定透镜曲率半径原理 3.读数显微镜的调整和运用4.牛顿环透镜组5.实验内容与数据处置6.误差分析17世纪初，物理学家牛顿在调查肥皂泡及其他薄膜干涉景象时，把一个玻璃三棱镜压在一个曲率知的透镜上，偶尔发现 干涉圆环，并对此进展了实验观测和研讨。他发现，用一个曲率半径大的凸透镜和一个平面玻璃相接触，用白光照射时，其接触点出现明暗相间的同心彩色圆圈，用单色光照射，那么出现明暗相间的单色圆圈。这是由于光的干涉呵斥的，这种光学景象被称为“牛顿环。托马斯托马斯杨是动摇光学的奠基者之一。杨是动摇光学的奠基者
2、之一。他发现利用透明物质薄片同样可以察他发现利用透明物质薄片同样可以察看到干涉景象，进而引导他对牛看到干涉景象，进而引导他对牛顿环进展研讨，他用本人创建的顿环进展研讨，他用本人创建的干涉原了解释牛顿环的成因和薄干涉原了解释牛顿环的成因和薄膜的彩色，膜的彩色，并第一个近似地测定了七种色的光的并第一个近似地测定了七种色的光的波长，从而完全确认了光的周期波长，从而完全确认了光的周期性，为光的动摇实际找到了又一性，为光的动摇实际找到了又一个强有力的证据。个强有力的证据。牛顿环干涉条纹的成因牛顿环干涉条纹的成因2222Re2)(reeRR光程差：1Rre22kRr 2第k级暗条纹的半径为:22e由干涉条
3、件:2)12(kk明环暗环由图可见:牛顿环干涉条纹的特点1.分振幅、等厚干涉；2.明暗相间的同心圆环；3.级次中心低、边缘高；4.间隔中心疏、边缘密；5.同级干涉，波长越短,条纹越接近中心。牛顿环测透镜曲率半径的原理牛顿环测透镜曲率半径的原理)(422nmddRnm透镜凸面与平板玻璃外表间并非理想的点接触，难以准确判别干涉级次k；读数显微镜目镜中的十字叉丝 不易做到与干涉条纹严厉相切。kRrk2丈量时不用 缘由：dA1dA2dB2dB1Dk+mDk21BBnkddD21AAmkddD读数显微镜读数显微镜读数显微镜由显微镜与挪动丈量安装组成显微镜由目镜、分划板和短焦距物镜组成 读数显微镜的成像光
4、路读数显微镜的成像光路F1F1F2F2f1f2L视角放大率：M=0.25f1 f2目镜物镜叉丝平面明视间隔 显微镜调焦第一步：旋转目镜显微镜调焦第一步：旋转目镜F1F1目镜物镜叉丝平面明视间隔F2F2F2F2F2F2使十字叉丝成象在明视间隔处 显微镜调焦第二步：调理升降螺旋显微镜调焦第二步：调理升降螺旋叉丝平面明视间隔目镜物镜F1F1F2F2成虚象范围使物成象在与叉丝象一样的平面上读数显微镜的视差读数显微镜的视差成因：叉丝与物的象不共面消除方法：仔细调焦叉丝像平面物像平面视差共面无视差螺母载物平台或显微镜读数显微镜的空程误差读数显微镜的空程误差空程误差1015螺尺螺杆螺杆螺尺510属系统误差，
5、由螺母与螺杆间的间隙呵斥；消除方法：丈量时只往同一方向转动螺尺牛顿环透镜组合牛顿环透镜组合用凸凹透镜组合212102)2(RRRRnkhrk212102)2(RRRRnkhrkR121212RRRRnkrk用凸凸透镜组合用凹凹透镜组合牛顿环的运用牛顿环的运用牛顿环等厚干涉条纹的外形反映了两个光学阐明间距变化情况。利用牛顿环可以检测光学球面或平面的加工质量。根据本实验原理，知曲率半径的牛顿环可测定单色光的波长。在牛顿环仪的镜面充溢透明的液体光学介质，就可以丈量其折射率nRkmddnkm)(422实验内容实验内容l1.启动钠光灯电源。l2.调理牛顿环安装。l3.前后左后挪动读数显微镜，也可悄然转动
6、镜筒上的 l 反光玻璃。直至眼睛看到显微镜视场较亮.l4.用显微镜察看干涉条纹。l 5.调理目镜看清目镜筒中的叉丝l 6.转动测微鼓轮，使十字叉丝交点接近牛顿环中心.l 7.转动测微鼓轮使叉丝超越第33环，然后倒回到l 30环开场读数.依次记录从左3021,l 右2130各环相对位置读数.l 8.计算结果.实验数据的处置方法实验数据的处置方法l逐差法l加权平均逐差法l最小二乘法l作图法误差的主要来源与分析误差的主要来源与分析1.条纹的定位精度偶尔误差 定位误差的大小在条纹宽度的1/51/10。处理方法：取级次较高的环进展丈量。2.叉丝不平的影响系统误差 显微镜叉丝与显微镜挪动方向不平行产生的误差。处理方法：改直径丈量为弦长丈量。3.平凸透镜的不稳定性偶尔误差/系统误差 由固定螺丝的松紧度不同呵斥。处理方法：镜间加很薄的环形垫圈进展固定。制造：同济大学物理实验室制造：同济大学物理实验室 倪倪 晨晨
用牛顿环测定透镜的曲率半径ppt课件
