《光学实验》用牛顿环干涉测透镜曲率半径

1、光学实验教案用牛顿环干涉测透镜曲率半径实验目的：1、了解牛顿环等厚干涉的原理和观察方法；2、理解用牛顿环测量透镜曲率半径的方法；3、掌握读数显微镜的使用；仪器和用具：牛顿环仪、移测显微镜、钠光灯、稳压电源。实验原理：当一个曲率半径很大的平面透镜的凸面与平面玻璃接触时，两者之间就形成了一个空气间隙层，间隙层的厚度从中心接触点到边缘逐渐增加，当光束垂直入射到平面透镜上，则空气间隙层上下表面反射两束光存在光程差，它以在平面透镜的凸面上相遇就会产生干涉现象。在P点反射光线的几何程应为2dk+半波长程差总程差k=2dk+当k=(2k+1)2 2 k=0,1,2,即2dk=k时为暗条纹接触点dk=0，对应

2、零级暗纹；但为什么接解点有时会出现亮斑？(k=kk=1,2, 为暗条纹）dk与凸镜曲率半径R及干涉环暗纹半径rk有以下关系rk2=R2-(R-dk)2=2Rdk-dk2当R>>dkrk2=2Rdk=kRk=0,1,2,rk2=kR 当rk,k已知可以求Rrk2=kR 当rk,k,R已知，可求这种简单的求得R或方法精度不高，原因何在？设m级暗纹的半径为rm，n级暗纹的半径为rn，则有：2rm=mR，rn2=nR将上两式相减，整理后得222rm-rn2Dm-Dn R=(m-n)4(m-n)其中，Dm和Dn分别为m级暗纹和n级暗纹的直径。实验内容：1、实验装置的调整。（1） 调节牛顿环仪

3、，使人眼能看见牛顿环；（2） 调节移测显微镜，使十字叉丝清晰可见；（3） 调节移测显微镜，使视场中出现清晰的牛顿环图像，并使叉丝与牛顿环无视差；光学实验教案2、牛顿环直径的测量 （1） （2）使十字叉丝对准牛顿环中心，左右移动显微镜，使显微镜叉丝中的竖直线始终与环相切，且切点为十字叉丝的交点处；移动移测显微镜，依次测量左侧22级暗纹至3级暗纹的中心坐标，继续移动显微镜，依次测量右侧3级暗纹至22级暗纹的中心坐标；（注意防止回程误差）110此处由于测了10组数据，R=Ri 透镜曲率半径：R=±R= 10i=1实验重点：正确掌握读数显微镜使用方法； 用逐差法处理实验数据，求出R。补充：为

4、什么测量牛顿环从环中央缓缓向一侧移动至第32环；然后自32环起单方向移动返回，十字叉测出30环到第21环直径。为什么测量过程中不能中途倒退，只能单方向前进。 不确定度的计算22Dm-Dn根据计算式R=，对Dm，Dn分别测量10次，因而可得10个Ri值，于是有4(m-n)110R=Ri，我们要得到的测量结果是R=±R。下面将简要介绍一下R的计算。10i=1由不确定度的定义知 R=22SA+UB （1）光学实验教案其中，A类不确定度为SA=(Ri-R)2k(k-1) （2）； 此处，k=10； 1kB类不确定度为 UB=Ui (3)； （Ui为单次测量的B类不确定度），此处，ki=1k=10；单次测量的B类不确定度的计算： Ui=(Ri2R22)Dm+(i)2Dn DmDn其中， RiDmD= Ri-DnD= m2(m-n)n2(m-n)由显微镜的读数机构的测量精度可得1D=Dm=Dn