实验四、牛顿环.ppt

波动光学牛顿环干涉测定透镜曲率半径 d 一一、、牛顿环牛顿环由一块平板玻璃和一平凸透镜组成 2 2 ???dΔ光程差 1 波动光学牛顿环干涉测定透镜曲率半径牛顿环结构牛顿环结构(实验室) (实验室) 实验室中的牛顿环是由(待测)平凸透镜(半径约 200 ~ 900cm )L和透明平板玻璃 P叠合装在金属框架 F之中构成的,如图上图所示。边框上有三个螺旋 H,用以调节 L和P之间的接触,以改变干涉条纹的形状和位置,调节 H时不可旋的过紧, 以免接触压力过大引起透镜弹性变形,甚至损坏透镜 2 波动光学牛顿环干涉测定透镜曲率半径牛顿环实验装置牛顿环实验装置牛顿环干涉图样显微镜 S LRr d M 半透半反镜图 0-4 T3 波动光学牛顿环干涉测定透镜曲率半径 R 22222)(d dR dRRr?????0 2????ddR?RΔ dR r)2 (2 ???? 2 2 ???dΔ光程差?Δ),2,1(??kk?明纹),1,0()2 1(???kk?暗纹 r d?Rkr)2 1(??? kR r?暗环半径明环半径 4 波动光学牛顿环干涉测定透镜曲率半径 4)应用例子:可以用来测量光波波长,用于检测透镜质量,曲率半径等,怎样检测? 1)从反射光中观测,中心点是暗点还是亮点? 从透射光中观测,中心点是暗点还是亮点? 2)属于等厚干涉,条纹间距不等,为什么? 3)将牛顿环置于的液体中,条纹如何变? 1?n工工件件标标准准件件),2,1,0(??k 暗环半径明环半径),3,2,1(??k?Rkr)2 1(??? kR r?结论思考 5 波动光学牛顿环干涉测定透镜曲率半径 Rr 测量透镜的曲率半径测量透镜的曲率半径? kR r k? 2?Rmkr mk)( 2????m rrR kmk 22???r2 二、应用二、应用])( 2[ 12 1 22?kk rrR kk??? 6 波动光学牛顿环干涉测定透镜曲率半径例1用氦氖激光器发出的波长为 633 nm 的单色光做牛顿环实验,测得第 k个暗环的半径为 mm , 第 k +5 暗环的半径为 mm ,求平凸透镜的曲率半径 R . 解? kR r k??Rkr k)5( 5????? 2255 kkrrR????m0. 10 nm 633 5 ) mm 63 .5() mm 96 .7(5 2 2 225???????? kkrrR 7 波动光学牛顿环干涉测定透镜曲率半径 S L 1n 2n h 例2如图所示为测量油膜折射率的实验装置 , 在平面玻璃片 G上放一油滴,并展开成圆形油膜,在波长的单色光垂直入射下,从反射光中可观察到油膜所形成的干涉条纹 . 已知玻璃的折射率, 50 .1 1?n 20 .1 2?n nm 10 2??hnm 600 ??问:当油膜中心最高点与玻璃片的上表面相距时,干涉条纹如何分布? 可见明纹的条数及各明纹处膜厚 ? 中心点的明暗程度如何 ? 若油膜展开条纹如何变化? , 油膜的折射率 G 8 波动光学牛顿环干涉测定透镜曲率半径解 1 )条纹为同心圆 22n kd k??) (?,2,1,0?k油膜边缘 0,0 0??dk明纹?kdnΔ k?? 22 明纹 hrRo d nm 250 ,1 1??dk nm 500 ,2 2??dk 9 波动光学牛顿环干涉测定透镜曲率半径 rRo hd 2 22 )]([dhRrR????)(2 2dhRr??)(2 2dh rR?? nm 750 ,3 3??dk nm 1000 ,4 4??dk当油滴展开时,条纹间距变大,条纹数减少. 由于故可观察到四条明纹 . nm 10 2??h 10