用牛顿环测曲率半径.ppt

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五邑大学物理实验中心

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光的等厚干涉——牛顿环
实验目的要求:
1. 理解牛顿环干涉条纹的成因及特点

3. 学习用等厚干涉法测量透镜的曲率半径;
4. 学会用逐差法处理实验数据。
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实验原理
17世纪初,物理学家牛顿在考察肥皂泡及其他薄膜干涉现象时,把一个玻璃三棱镜压在一个曲率已知的透镜上,偶然发现干涉圆环,并对此进行了实验观测和研究。
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,则出现明暗相间的单色圆圈。这是由于光的干涉造成的,这种光学现象被称为“牛顿环”。
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托马斯·杨是波动光学的奠基者之一。
他发现利用透明物质薄片同样可以观察到
干涉现象,进而引导他对牛顿环进行研究,
他用自己创建的干涉原理解释牛顿环的成
因和薄膜的彩色,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
周期性,为光的波动理论找到了又一个强
有力的证据。
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牛顿环干涉条纹的成因
光程差:
第k级暗条纹的半径为:
由干涉条件:
明环
暗环
由图可见:
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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。
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牛顿环测透镜曲率半径的原理
Dk+m
Dk
dA2
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及环的圆心位置;
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。
测量时不用
原因:
dA1
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读数显微镜
目镜
物镜
上下移动旋钮
水平移动旋钮
读数标尺
读数盘
读数显微镜由显微镜
与移动测量装置组成
显微镜由目镜、分划板
和短焦距物镜组成
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读数显微镜的成像光路
F1
F1
F2
F2
f1
f2
△
L
视角放大率:
M = △/f1 f2
目镜
物镜
叉丝平面
明视距离
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显微镜调焦第一步:旋转目镜
F1
F1
目镜
物镜
叉丝平面
明视距离
F2
F2
F2
F2
F2
F2
使十字叉丝成象在明视距离处
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