等厚干涉,大学物理实验,实验报告,预习报告(完整版).docx

本文格式为Word版，下载可任意编辑等厚干涉,大学物理实验,实验报告,预习报告(完整版) 一. 测验目的: a. 复习与稳定等厚干扰原理，查看等厚干扰现象； b. 利用牛顿环测量透镜球面的曲率半径； c. 学会消释误差，正确处理数据的方法； 二. 测验仪器: 读数显微镜，牛顿环装置，单色光源（钠光灯） 三. 测验原理: 牛顿环是由一块曲率半径较大的平凸玻璃，以其凸面放在一块光学平板玻璃上构成的，这样平凸玻璃的凸面和平板玻璃的上外观之间形成了一个空气薄层，其厚度由中心到边缘逐步增加，当平行单色光垂直照射到牛顿环上，经空气薄膜层上、下外观反射的光在凸面处相遇将产生干扰其干扰图样是以玻璃接触点为中心的一组明暗相间的同心圆环(如图9-2所示)这一现象是牛顿察觉的，故称这些环纹为牛顿环 四. 图 9-1 产生牛顿环的光路示意图 图 9-2 牛顿环 如图9-1所示，设平凸玻璃面的曲率半径为R，与接触点O相距为r处的空气薄层厚度为e，那么由几何关系： R2 = (R-e)2 + r2 = R2 – 2Re + e2 + r2 因R》e ，所以e2 项可以被疏忽，有 r2e? (9-1) 2R 现在考虑垂直入射到r处的一束光，它经薄膜层上下外观反射后在凸面处相遇时其光程差 ? = 2e + ?/2 其中 ?/2 为光从平板玻璃外观反射时的半波损失，把(9-1)式代入得： r2?? (9-2) ??R2由干扰理论，产生暗环的条件为 ? ??(2K?1) (K=0，1，2，3，?) (9-3) 2从(9-2)式和(9-3)式可以得出，第K级暗纹的半径： 2?KR?(K=0，1，2，3，?) (9-4) rK 由上式可知，假设已知光波波长?，只要测出rk，即可求出曲率半径R，反之，已知R也可由(9-4)式求出波长?。

但由于接触点处机械压力引起玻璃的形变，使得接触点不成能是一个梦想点，而是一个明暗不清的模糊圆斑或者接触点处不特别明净，空气间隙层中有了尘埃，附加了光程差，干扰环中心为一亮(或暗)斑无法确定环的几何中心，因此我们通常取两个暗环直径的平方差来计算R 根据(9-4)式，第m环暗纹和第n环暗纹的直径可表示为： 2 Dm?4mR? (9-5) 2 Dn?4nR? (9-6) 把(9-5)式和(9-6)式相减得到： 22Dm?Dn?4(m?n)R? 那么曲率半径 22Dm?Dn R? (9-7) 4(m?n)?上式说明，两暗环直径的平方差只与它们相隔几个暗环的数目(m-n)有关，而与它们各自的级别无关因此我们测量时，只要测出第m环和第n环直径以及数出环数差m-n，即可计算出透镜的曲率半径R用环数代替级数，而无须确定各环的级数，并且制止了圆心无法切实确定的困难 由于接触点处玻璃有弹性形变，因此在中心邻近的圆环将发生移位，故拟利用远离中心的圆环举行测量。

四．测验内容与步骤 1.定性查看 利用平晶及单色光判断待测透镜的凸面及玻璃的平面，定性直接查看干扰条纹的外形，并作分析，记录，以加深对干扰现象的理解 2.调整仪器 （1）由待测透镜的兔年及平玻璃的平面组成牛顿环装置，令其处于自由状态 (2)调整45度反射平面玻璃几显微镜的位置，使入射光几乎垂直入射，并使钠光能弥漫整个视场 （3）调理目镜，看清叉丝；显微镜调焦，看清干扰条文，使叉丝焦点大致在牛顿环的中心位置 （4）定性查看待测各环，其左右是否明显，并皆在读书范围之内 3.定量测量 从第5环开头，测量20个环的直径，并核对有否数环数错 请 慎重考虑： （1） 如何操作才能消释空程 （2） 如何核对环的技术有否错误 （3） 若条纹较粗，如何测量更切实 （4） 完成上述测量后，将牛顿环装置转过90°左右重复测量 4.计算 分别计算R值以其平均值作为待测曲率半径R的结果，计算△R计算时把波长作为常数，m与m作为自然数处理 五．数据记录与数据处理 数据记录与处理表格: λ= 环的级数 m 右侧环的位置 (mm) 左侧(mm) 环的直径Dm Dm2 环的级数 (mm) (mm2 ) n 右侧环的位置 (mm) 左侧(mm) 环的直径Dn Dn2 Dm2-Dn2 (mm) (mm2 ) (mm2 ) (m) (m) 24 23 22 21 20 19 18 17 16 15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 D ?DR?mn4(m?n)?△R 22 R= ± (m) 六．斟酌题 — 5 —。