大学物理牛顿环实验.ppt

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学会读数显微镜的调整和使用
4
学会用EXCEL制作表格及利用其函数对相关的数据进行计算。
5
实验目的
1
观察光的等厚干涉现象，加深对干涉原理的理解。
2
学会用牛顿环测透镜曲率半径的原理和方法。
3
实验原理
平行光入射到透镜的球表面的内表面，一部分被反射；另一部分折射进透镜和平板玻璃之间的空气，再经平板玻璃反射、球面折射后返回内球面与之前内球面的反射光形成干涉，在球面的P点处，这对光的光程差是
δ=2d+λ/2
由于球面d相同的点是一圆环， d相同的点光程差一样，所以干涉纹必定是圆心在接触点轴线上同心圆，设P点处在K级干涉环上，则环的半径显然满足
如果，P点处在K级暗环，则光程差满足
δ=（2k+1)λ/2
所以K级暗环半径的平方
同理k+m级暗环半径的平方
两式相减得到
P
rk
平凸透镜
平板玻璃
R
d
几个问题的讨论
?
环与环相差多少级是可数的.
?
根据几何的勾股定理两环直径的平方差,,测的是弦结果公式仍然成立.
3. 我们是用读数显微镜测量,为什么测量结果R不除以显微镜的放大倍数?
因为读数显微镜测量,测出的是环的真实的左边及右边的位置,并不是放大后再去测量!
测环的左边及右边的位置时,定位的十字叉丝放在哪儿?
要么统一在环纹的左边,要么统一在环纹的右边.
初等几何容易证明：两个同心圆的直径的平方之差等于与之平行两相应的弦的平方之差。即
所以测量的是弦还是直径就没有区别了。测量直径的办法：测量两个端点的位置值然后相减
也就是环左边与右边的坐标相减
B
C
D
F
G
H
环数K
45
44
43
42
41
40
环左边的位置(mm)
环右边的位置(mm）
直径DK+m (mm）
环数K-M
25
24
23
22
21
20
环左边的位置(mm)
环右边的位置(mm）
直径DK (mm）
-
二读数显微镜及测量
（1）打开钠光灯，摆正显微镜的位置。
（2）在日光下，调节好牛顿环装置。
（3）直接用眼观察牛顿环，再将牛顿环摆在显微镜的平台上。
（4）调目镜、调物镜。
（5）观察视场，左右两边要测量的最大级环纹清晰可见时就测量；但在具体测量时有两点应牢记
（A）测量环的位置时要么以环的左边为准测量，要么以右边为准测量，一定要统一！
（B）测量时先要把十字叉丝移到需测的最高级纹的外边，再沿一个方向测量各个需测条纹的位置
实验内容及操作
调节位于金属边框上的三个螺钉，使牛顿环大致位于中心。
螺钉太紧
读数显微镜的空程误差
空程误差属系统误差，由螺母与螺杆间的间隙造成；
在齿合前，轻轻转动螺尺手柄，螺尺读数变化，而游标并没有移动。
消除方法：测量时只往同一方向转动螺尺,往一个方向测出所有的位置值!
螺杆
螺尺
45
40
45
40
20
25
20
25
…
…
…
…
…
0
…
…
整毫米从主尺读出，不足1毫米的部分从微分筒上读取（微分筒读数时要从小向大读数）。上图显示读数为：。
主尺读数准线
主尺
微分筒
微分筒读数准线
01
数据处理的几点说明:
02
透镜的曲率半径的平均值
03
uA 的求解方法:
04
间接测量量uB的求法:应依据不确定度合成公式
05
一直求到是直接测量量为此.