最新实验四、牛顿环.ppt

一 、 牛顿环
由一块平板玻璃和一平凸透镜组成
光程差
牛顿环结构〔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。边框上有三个螺一 、 牛顿环
由一块平板玻璃和一平凸透镜组成
光程差
牛顿环结构〔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，以改变干预条纹的形状和位置，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
牛顿环实验装置
牛顿环干涉图样
显微镜
S
L
M半透半反镜
图0-4
T
R
光程差
明纹
暗纹
r
d
暗环半径
明环半径
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〕属于等厚干预，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？
工 件
标 准 件
暗环半径
明环半径
结论
思考
测量透镜的曲率半径
二、应用
例1 用氦氖激光器发出的波长为633nm的单色光做牛顿环实验，测得第k个 , 第 k+5 ，求平凸透镜的曲率半径R.
解
S
L
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，
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
解 1〕条纹为同心圆
油膜边缘
明纹
明纹
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 .
总结
1〕干预条纹为光程差相同的点的轨迹，即厚度相等的点的轨迹
b
2〕厚度线性增长条纹等间距，厚度非线性增长条纹不等间距
3）条纹的动态变化分析（ 变化时）
劈尖角
每一条
纹对应劈尖
内的一个厚
度，当此厚
度位置改变
时，对应的
条纹随之移
动；当倾斜角 改变条纹形状改变
☆干预条纹的移动演示
【实验目的】
1、掌握用牛顿环测定透镜曲率半径的方法；
2、掌握读数显微镜的调节和使用；
3、通过实验加深对等厚干预原理的理解。
1、读数显微镜 〔编号： 〕
2、 Na光源 〔编号： 〕
3、 牛顿环 〔编号： 〕
【实验仪器】
【实验原理】
一、牛顿环结构简介
牛顿环是由待测平凸透镜L和透明平板玻璃P叠合装在金属框架F之中构成的，如图右图所示。边框上有三个螺旋H，用以调节L和P之间的接触，以改变干预条纹的形状和位置。
牛顿环是一种振幅分割的干预仪器，虽然实验装置较简单，却可以测量平凸、平凹透镜中的大曲率半径，且精度较高，% 。
二、测量原理
当透镜的凸面与平玻璃板接触时，在透镜的凸面与平玻璃板之间形成空气薄膜，离接触点等距离的地方，厚度相同。如图4－2所示，假设以波长为 的单色平行光投射到这种装置上，那么由空气膜上下外表反射的光波将互相干预，形成干预条纹为膜的等厚各点的轨迹，这种干预是一种等厚干预，其干预图像如图4－3所示。
由前面知识可知：
或
【实验内容及步骤】
1、借助室内灯光用眼睛观察牛顿环，调节螺钉使干预环位于透镜的中心。
2、将仪器按图4－5所示的示意图装置好，点亮钠灯S，调节玻璃片G的上下及倾斜角度，从显微镜视场中看到黄色明亮的视场。
4—4
3、调节显微镜M的目镜，看到清晰的叉丝，将显微镜对准牛顿环的中心，上下移动显微镜镜筒，对干预条纹进行调焦。