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文档简介
实验四牛顿环第一页,共十九页,编辑于2023年,星期二牛顿环结构(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,以改变干涉条纹的形状和位置,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,甚至损坏透镜第二页,共十九页,编辑于2023年,星期二
牛顿环实验装置牛顿环干涉图样显微镜SLM半透半反镜图0-4T第三页,共十九页,编辑于2023年,星期二R光程差明纹暗纹rd暗环半径明环半径第四页,共十九页,编辑于2023年,星期二
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)属于等厚干涉,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第五页,共十九页,编辑于2023年,星期二测量透镜的曲率半径二、应用第六页,共十九页,编辑于2023年,星期二
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个暗环的半径为5.63mm,第k+5暗环的半径为7.96mm,求平凸透镜的曲率半径R.解第七页,共十九页,编辑于2023年,星期二SL
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第八页,共十九页,编辑于2023年,星期二解1)条纹为同心圆油膜边缘明纹明纹第九页,共十九页,编辑于2023年,星期二当油滴展开时,条纹间距变大,条纹数减少.由于故可观察到四条明纹.第十页,共十九页,编辑于2023年,星期二总结
1)干涉条纹为光程差相同的点的轨迹,即厚度相等的点的轨迹b第十一页,共十九页,编辑于2023年,星期二2)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)劈尖角第十二页,共十九页,编辑于2023年,星期二
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
☆干涉条纹的移动演示第十三页,共十九页,编辑于2023年,星期二【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涉原理的理解。
1、读数显微镜(编号:)
2、
Na光源(编号:)
3、牛顿环(编号:)【实验仪器】第十四页,共十九页,编辑于2023年,星期二【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,以改变干涉条纹的形状和位置。
牛顿环是一种振幅分割的干涉仪器,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,相对误差小于0.2%。第十五页,共十九页,编辑于2023年,星期二二、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,若以波长为的单色平行光投射到这种装置上,则由空气膜上下表面反射的光波将互相干涉,形成干涉条纹为膜的等厚各点的轨迹,这种干涉是一种等厚干涉,其干涉图像如图4-3所示。第十六页,共十九页,编辑于2023年,星期二
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,调节螺钉使干涉环位于透镜的中心。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的高低及倾斜角度,从显微镜视场中看到黄色明亮的视场。
4—4第十七页,共十九页,编辑于2023年,星期二
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,对干涉条纹进行调焦。
4、用显微镜测量干涉条纹的半径。()取10,可从40环测到20环,先测左半环,后测右半环,共测10组数据,依据4-4式计
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