牛顿环实验PPT课件.ppt

牛顿环实验PPT课件
同济大学物理实验室
第1页，共19页，编辑于2022年，星期四
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光的等厚干涉——牛顿环、劈尖



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光的等厚干涉——牛顿环、劈尖






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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。
他发现，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
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；
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
dA2
dB2
dB1
Dk+m
Dk
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读数显微镜
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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显微镜调焦第二步：调节升降螺旋
叉丝平面
明视距离
目镜
物镜
F1
F1
F2
F2
成虚象范围
使物成象在与叉丝象相同的平面上
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读数显微镜的视差
成因：叉丝与物的象不共面
消除方法：仔细调焦
叉丝像平面
物像平面
视差
共面
无视差
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螺母
载物平台或显微镜
读数显微镜的空程误差
空程误差
10
15
螺尺
螺杆
螺杆
螺尺
5
10
属系统误差，由螺母与螺杆间的间隙造成；消除方法：测量时只往同一方向转动螺尺
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牛顿环透镜组合
用凸—凹透镜组合
R1
用凸—凸透镜组合
用凹—凹透镜组合
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牛顿环的应用
◎牛顿环等厚干涉条纹的形状反映了两个光学表明间距变化情况。利用牛顿环可以检测光学球面（或平面）的加工质量。
◎根据本实验原理，已知曲率半径的牛顿环可测定单色光的波长。
◎在牛顿环仪的镜面充满透明的液体光学介质，就可以测量其折射率n
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