实验名称：牛顿环实验.doc

实验五牛顿环实验实验性质:综合性实验教学目的和要求: 。 ,并熟练运用逐差法处理数据。 。教学重点与难点: 。:内容是否完整,表格是否正确。:牛顿环仪、钠灯、 A的凸面放在一块很平的平玻璃 B上,那么在两者之间就形成类似劈尖形的空气薄层。如图 1(a)。如果将一束单色光垂直地投射上去,则入射光在空气层上下两表面反射且在上表面相遇将产生干涉。在反射光中形成一系列以接触点 O 为中心的明暗相间的光环叫牛顿环。各明环(或暗环)处空气薄层的厚度相等,故称为等厚干涉。图1 明、暗环的干涉条件分别是: ???ke???2 2???????,3,2,1k2 )12(2 2 ???????ke???????,2,1,0k 其中 2 ?一项是由于二束相干光线中,其中一束光从光疏媒质(空气)到光密媒质(玻璃)交界面上反射时,发生“半波损失”引起的。环半径 r与厚度 e的关系见图 31-1 (b) 因为 222)(eRrR???即 222e eR r?? R系透镜 A的曲率半径。由于 eR ??所以上式近似为 R re2 2?带入明、暗环公式分别有 2 )12( 2?Rkr??(明环) (1)Rkr?? 2(暗环) (2) 实验中利用暗环公式( 2) ,由单色光λ所形成的暗环来测定透镜曲率半径 R 时应注意公式(2)是认为接触点 O处(r=0)是点接触,且接触处无脏东西或灰尘存在,但是,实际上接触是很小的面接触且存在脏物或灰尘,所以 O处附近是一块模糊的斑迹。由于脏物的存在,那么在暗环条件的公式中就多一项光程差, 于是有 2 )12(2 )(2 ??????kae 式中 a为脏物的线度。暗环半径 Ra Rkr2 2???量a不能直接量度,但可按下述的方法消除: 对于第 m 个暗环半径 Ra Rmr m2 2???对于第 n个 Ra Rnr n2 2???两式相减得??)(4)( 2222nm ddnm rrR nmnm??????(3) d为牛顿环的直径。实验时波长λ是已知的,所以只要测量第 m和第 n个直径 md 和 nd ,从式( 3)就可算出 R来。 2 实验仪器介绍本实验的仪器主要有三部分:平凸透镜与平板玻璃组成的牛顿环装置、单色光源和读数显微镜,它们装置如图 3。图3图4 牛顿环仪配套安装,使用时请勿随意翻动,以免打碎或平面、凸面装错。单色光源用的是钠光灯,工作线路如图 4,灯管内有双层玻璃泡,装有少量氩气和钠。通电时加热灯丝,氩气即放出淡紫色光,钠受热后汽化,渐渐放出强的黄光,其波长在 附近。本实验中用读数显微镜来测量牛顿环的直径 d (注意读数显微镜的调整及读数方法。) ,讲解实验步骤: 利用牛顿圈测量透镜曲面的曲率半径 R (1) 借助室内灯光,用眼睛直接观察牛顿环仪,调节框上的螺旋使牛顿环位于透镜的中心,但要注意螺旋不可旋的过紧。(2) 按图 3 置放仪器,开亮钠灯,调节玻片 M 使显微镜中可以看到较强黄光。(3