用牛顿环测曲率半径.ppt

用牛顿环测定透镜的曲率半径五邑大学物理实验中心 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。实验原理实验原理? 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”。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。牛顿环干涉条纹的成因 2222 Re 2)(reeRR?????光程差:R re2 2?? kR r? 2第k级暗条纹的半径为: 2 2 ????e由干涉条件:2 )12( ???????k k明环暗环由图可见: 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。牛顿环测透镜曲率半径的原理 D k+m D k21BBnkddD???21AAmkddD??? d A2?)(4 22nm ddR nm???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。? kR r k? 2测量时不用原因: d A1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读数显微镜的成像光路 F 1F 1F 2F 2 f 1f 2△L视角放大率: M = △/f 1 f 2 目镜物镜叉丝平面明视距离显微镜调焦第一步:旋转目镜 F 1F 1目镜物镜叉丝平面明视距离 F 2F 2F 2F 2F 2F 2 使十字叉丝成象在明视距离处