牛顿环测凸透镜的曲率半径实验完整报告含数据.doc

沈阳城市学院
物理实验报告
实验题目
用牛顿环测凸透镜的曲率半径
姓 名
学 号
专业班级
实验室号
实验成绩
　
指导教师
实验时间
2014年 4 月 13 日
物理实验室制
实验目的
1.  深入理解光的等厚干涉及其应用。
2.  用牛顿环测平凸透镜的曲率半径。
3.  学会使用读数显微镜。
实验仪器
名称
型号
读数显微镜
JCD3
低压钠光灯及电源
GP20Na
牛顿环仪
NTK
请认真填写
实验原理(注意:原理图、测试公式)
牛顿环
将一曲率半径相当大的平凸玻璃透镜 放在一平面玻璃的上面,则在两者之间形成一个厚度随直径变化的空气隙。 空气隙的等厚干涉条纹就是一组明暗相 间的同心环。

如图所示,在平板玻璃面DCF上放一个曲率半径很大的平凸透镜ACB,C点为接触点,这样在ACB与DCF之间,形成一层厚度不均匀的空气薄膜,单色光从上方垂直入射到透镜上,透过透镜,近似垂直地入射于空气膜。分别从膜的上下表面反射的两条光线来自同一条入射光线,它们满足相干条件并在膜的上表面相遇而产生干涉,干涉后的强度由相遇的两条光线的光程差决定,由图可见,二者的光程差 等于膜厚度e的两倍,即
此外,当光在空气膜的上表面反射时,就是从光密媒质射向光疏媒质,反射光不发生相位突变,而在下表面反射时,则会发生相位突变,即在反射点处,反射光的相位与入射光的相位之间相差p ,与之对应的光程差为l/2 ,所以相干的两条光线还具有l/2的附加光程差,总的光程差为。
在实验中,我们选择两个离中心较远的暗环,假定她们的级数为m与n,测出它们的直径dm = 2rm,dn = 2rn,有

由此得出
从这个公式可以瞧出,只要我们准确地测出某两条暗纹的直径,准确地数出级数m与n之差(m-n)(不必确定圆心也不必确定具体级数m与n),即可求得曲率半径R。
实验内容及步骤
1、点燃钠光灯,放好牛顿环仪,待钠光灯发光正常后,调平玻片与水平成45°,使目镜视场中充满黄光。调目镜使十字叉丝清晰,横丝与镜筒移动方向平行。 调焦:使镜筒自下而上的移动,瞧清干涉条纹并观察其分布。叉丝中心与牛顿环中心对准。
2、 转动读数鼓轮, 让十字准线竖线从中央缓慢向左移至32环,然后反方向自32环向右(或向左)移动,当十字准线竖线与30环外侧相切时,记录读数显微镜上的位置读数x30然后继续转动鼓轮,使竖线依次与29----10环外侧相切,并记录读数。过了10环后继续转动鼓轮,直到十字准线竖线回到牛顿环中心,核对该中心就是否就是 k = 0。继续按原方向转动读数鼓轮,越过干涉圆环中心,记录十字准线与右边(或左边)第10--30环内切时的读数。
3、将数据输入excel表格,导出最后的数据。
实验数据记录(注意:单位、有效数字、列表)
环的级数
30
29
28
27
26
25
环的位置/mm
左
32、891
32、824
32、76
32、7
32、638
32、551
右
24、732