用牛顿环测量透镜的曲率半径
应用极广,例如:测量光波波长、测量微小角度或薄膜厚度、观测微小长度变化、检测光学表面加工质量等。利用牛顿环还可以测量液体折射率。 本实验通过牛顿环研究光的干涉现象,测定透镜的曲率半径,学习测量微小长度,学习读数显微镜的使用等。
现象
现象
实验装置
实验原理
理论原理
分析光程差,取 n=1, (考虑半波损失)
目标: 消去e 计算环的半径 r (why ?)
牛顿环干涉条纹的特点
、等厚干涉;
;
、边缘高;
、边缘密;
,波长越短,条纹越靠近中心。
牛顿环的应用
牛顿环等厚干涉条纹的形状反映了两个光学表明间距变化情况。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,已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满透明的液体光学介质,就可以测量其折射率n 。
问题:你能推导利用牛顿环测量折射率的公式吗?
难点解说
测量时,只需测量 x2, x3, x4
少测一组数据x1可以减少数据读取工作量,降低误差。
难点解说
为什么不用:
1. 透镜凸面与平板玻璃表面间并非理想的点接触,难以准确判断干涉级次k;
2. 读数显微镜目镜中的‘十字叉丝’不易做到与干涉条纹严格相切。
难点解说
实验中,如果用弦长取代牛顿环直径是否可以?
结论:可以!
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。
读数显微镜的空程误差
螺杆
螺尺
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