牛顿环法测曲率半径的实验报告

如题所述

一、实验名称:

牛顿环测量透镜的曲率半径

二、实验目的:

1、观察光的等厚干涉现象,了解干涉条纹特点。
2、利用干涉原理测透镜曲率半径。
3、学习用逐差法处理实验数据的方法。
三、实验仪器:
牛顿环装置(其中透镜的曲率未知)、钠光灯(波长为589.3nm)、读数显微镜(附有反射镜)。
四、实验原理:
将一块曲率半径R较大的平凸透镜的凸面放在一个光学平板玻璃上,使平凸透镜的球面AOB与平面玻璃CD面相切于O点,组成牛顿环装置,如图所示,则在平凸透镜球面与平板玻璃之间形成一个以接触点O为中心向四周逐渐增厚的空气劈尖。当单色平行光束近乎垂直地向AB面入射时,一部分光束在AOB面上反射,一部分继续前进,到COD面上反射。这两束反射光在AOB面相遇,互相干涉,形成明暗条纹。由于AOB面是球面,与O点等距的各点对O点是对称的,因而上述明暗条纹排成如图所示的明暗相间的圆环图样,在中心有一暗点(实际观察是一个圆斑),这些环纹称为牛顿环。
五、实验步骤

调整测量装置

用眼睛在牛顿环装置上方观察,若环中心不是黑斑或黑斑偏离中部太远,可以轻轻对牛顿环框架螺钉进行调节(切勿用力过大,以免损坏透镜)。

启动钠光灯,让读数显微镜上的45°反射片对着钠光灯,然后调节反射片的倾斜度(实验用的显微镜已装在物镜头上),使显微镜视场中亮度最大。

将显微镜对准牛顿环装置正表面调焦,找到清晰的牛顿环,注意调焦时使物镜接近牛顿环装置(不要相碰),缓慢扭动调节手轮,使显微镜自下而上缓慢地上升,直到看清楚干涉条纹为止。

轻轻地移动牛顿环装置的位置,使条纹中心大致对准叉丝,且当测微手轮转动移动叉丝时,叉丝与圆环相切。如叉丝倾斜可调节显微镜的目镜筒。调节后,在实验过程中不能再动牛顿环装置。

观察干涉条纹的分布特征:

注意观察当环心暗纹和叉丝左右移动时条纹间隔的变化,并注意条纹级数的计算。

测量牛顿环的直径

从环心(暗斑)开始,转动测微手轮。一边转动,一边数出暗纹的级数。例如,数到第m+2环后,反方向转动测微手轮,使十字叉丝交点对准第m条暗纹的中间,从显微镜的主尺和测微手轮上的游标刻度记下读数。

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