牛顿环实验报告3200字.docx

    牛顿环实验报告3200字    等厚干涉——牛顿环【实验目的】(1)用牛顿环观察和分析等厚干涉现象； (2)学习利用干涉现象测量透镜的曲率半径； (3)学会使用读数显微镜测距 【实验原理】在一块平面玻璃上安放上一焦距很大的平凸透镜，使其凸面与平面相接触，在接触点附近就形成一层空气膜当用一平行的准单色光垂直照射时，在空气膜上表面反射的光束和下表面反射的光束在膜上表面相遇相干，形成以接触点为圆心的明暗相间的环状干涉图样，称为牛顿环，其光路示意图如图如果已知入射光波长，并测得第k级暗环的半径rk，则可求得透镜的曲率半径R但实际测量时，由于透镜和平面玻璃接触时，接触点有压力产生形变或有微尘产生附加光程差，使得干涉条纹的圆心和环级确定困难用直径Dm、Dn，有22Dm?DnR?4(m?n)?此为计算R用的公式，它与附加厚光程差、圆心位置、绝对级次无DD关，克服了由这些因素带来的系统误差，并且m、n可以是弦长实验仪器】JCD3型读数显微镜，牛顿环，钠光灯，凸透镜(包括三爪式透镜夹和固定滑座) 【实验内容】 1、调整测量装置按光学实验常用仪器的读数显微镜使用说明进行调整调整时注意：(1)调节45玻片，使显微镜视场中亮度最大，这时，基本上满足入射光垂直于透镜的要求(下部反光镜不要让反射光到上面去)。

2)因反射光干涉条纹产生在空气薄膜的上表面，显微镜应对上表面调焦才能找到清晰的干涉图像3)调焦时，显微镜筒应自下而上缓慢地上升，直到看清楚干涉条纹时为止，往下移动显微镜筒时，眼睛一定要离开目镜侧视，防止镜筒压坏牛顿环4)牛顿环三个压紧螺丝不能压得很紧，两个表面要用擦镜纸擦拭干净 2、观察牛顿环的干涉图样（1）调整牛顿环仪的三个调节螺丝，在自然光照射下能观察到牛顿环的干涉图样，并将干涉条纹的中心移到牛顿环仪的中心附近调节螺丝不能太紧，以免中心暗斑太大，甚至损坏牛顿环仪2）把牛顿环仪置于显微镜的正下方，使单色光源与读数显微镜上45?角的反射透明玻璃片等高，旋转反射透明玻璃 ，直至从目镜中能看到明亮均匀的光照3）调节读数显微镜的目镜，使十字叉丝清晰；自下而上调节物镜直至观察到清晰的干涉图样移动牛顿环仪，使中心暗斑（或亮斑）位于视域中心，调节目镜系统，使叉丝横丝与读数显微镜的标尺平行，消除视差平移读数显微镜，观察待测的各环左右是否都在读数显微镜的读数范围之内3、测量牛顿环的直径（1）选取要测量的m和n(各5环)，如取m为55，50，45，40，35，n为30，25，20，15，102）转动鼓轮。

先使镜筒向左移动，顺序数到55环，再向右转到50 环，使叉丝尽量对准干涉条纹的中心，记录读数然后继续转动测微鼓轮，使叉丝依次与45，40，35，30，25，20，15，10，环对准，顺次记下读数；再继续转动测微鼓轮，使叉丝依次与圆心右10，15，20，25，30，35，40，45，50，55环对准，也顺次记下各环的读数注意在一次测量过程中，测微鼓轮应沿一个方向旋转，中途不得反转，以免引起回程差4、算出各级牛顿环直径的平方值后，用逐差法处理所得数据，求出 直径平方差的平均值代入公式求出透镜的曲率半径，并算出误差 ． 注意：(1)近中心的圆环的宽度变化很大，不易测准，故从K=lO左右开始比较好； (2)m-n应取大一些，如取m-n=25左右，每间隔5条读一个数3)应从O数到最大一圈，再多数5圈后退回5圈，开始读第一个数据 (4)因为暗纹容易对准，所以对准暗纹较合适 ，(5)圈纹中心对准叉丝或刻度尺的中心，并且当测距显微镜移动时，叉丝或刻度尺的 某根线与圈纹相切(都切圈纹的右边或左边) 【数据记录与处理】凸透镜曲率半径测量数据?7数据表取m?n?25 ??5.893?10m，仪器误差5?10m R标＝0.8551m?6（R标值以实验时用的牛顿环的曲率半径值为准）（2）确定平凸透镜凸面曲率半径的最佳值D55?XL55?XR55?(29.765?18.931)?10?3m?10.834?10?3mD50?XL50?XR50?(29.526?19.110)?10?3m?10.416?10?3mD45?XL45?XR45?(29.263?19.426)?10m?9.834?10mD40?XL40?XR40?(28.998?19.692)?10?3m?9.306?10?3m?3?3D35?XL35?XR35?(28.701?19.972)?10?3m?8.729?10?3mD30?XL30?XR30?(28.417?20.278)?10?3m?8.139?10?3mD25?XL25?XR25?(28.177?20.013)?10?3m?7.463?10?3mD20?XL20?XR20?(27.725?20.963)?10m?6.762?10mD15?XL15?XR15?(27.299?21.388)?10?3m?5.911?10?3mD10?XL10?XR10?(26.822?21.856)?10?3m?5.017?10?3m?3?3D552?D302?(10.8342?8.139)2?10?6m2?51.132?10?6m2D502?D252?(10.4162?7.463)2?10?6m2?52.797?10?6m2D452?D202?(9.8342?6.762)2?10?6m2?50.982?10?6m2D402?D152?(9.3062?5.911)2?10?6m2?51.660?10?6m2D352?D102?(8.7292?5.017)2?10?6m2?51.025?10?6m2令Dm2?Dn2?MM?51.132?52.797?50.982?51.660?51.025?10?6m2?51.519?10?6m25曲率半径的最佳值Dm2?Dn251.519?10?6R＝?mm?0.8743m4(m-n)?4?25?5.893?10?7（3）不确定度计算A类不确定度：SM10?6m2?0.29?10?6m2B类不确定度：仪器误差：?仪?5?10?6m?Dm??Dn?仪5?10?6m?7?10?6m?BM??22Dm?Dn??10?6m2= ?0.19?10?6m2注：Dmo.Dn取值最大值，Dm＝D55＝10.834?10m，Dn＝D30＝8.139?10m?3?3∴?M??10?6m2?0.35?10?6m2?M0.35?10?6?3?R??m?6.0?10m?7故 4(m?n)?4?25?5.893?10（4?R6.0?10?3??100?0.68% 相对不确定度：ER??3R874.3?10R?R标(874.3－855.1)?10?3?100%＝?100%＝2.3% 百分差：ER??3R标855.1?10注意：百分差要在5.0%以内。

误差分析】1、观察牛顿环时将会发现，牛顿环中心不是一点，而是一个不甚清晰的暗或亮的圆斑其原因是透镜和平玻璃板接触时，由于接触压力引起形变，使接触处为一圆面；又镜面上可能有微小灰尘等存在，从而引起附加的程差，这都会给测量带来较大的系统误差另外要用肉眼去观察暗条纹，误差会较大 2、平凸透镜的不稳定性也会影响实验结果3、仪器不准或精度不够，制作粗糙(干涉环)所造成的系统误差 4、显微镜叉丝与显微镜移动方向不平行产生的误差5、十字叉线纵轴没有垂直环，测量直径时没有将十字叉线纵轴与环相切 6、自己数错环的偶然误差，在操作时回转仪器时造成操作错误等第二篇：牛顿环实验报告 1500字北京师范大学珠海分校大学物理实验报告实验名称：牛顿环实验测量院 工程技术学院 专 业 测控技术与仪器 学 号 1218060075姓 名 钟建洲同组实验者 1218010100杨孟雄20xx年x月x日实验名称牛顿环实验测量一、实验目的1.观察牛顿环干涉现象条纹特征；2.学习用光的干涉做微小长度的测量；3.利用牛顿环干涉测量平凸透镜的曲率半径； 4.通过实验掌握移测显微镜的使用方法二、实验原理在一块平面玻璃上安放上一焦距很大的平凸透镜，使其凸面与平面相接触，在接触点 o 附近就形成一层空 气膜。

当用一平行的准单色光垂直照射时，在空气膜上表面反射的光束和下表面反射的光束在膜上表面相遇相干，形成以 o 为圆心的明暗相间的环状干涉图样，称为牛顿环如果已知入射光波长，并测得第 k 级 暗环的半径 rk ，则可求得透镜的曲率半径 R 但 实际测量时，由于透镜和平面玻璃接触时，接触点有压力产生形变或有微尘产生附加光程差，使得干涉条纹的圆心和环级确定困难第m环与第n环22Dm?Dn4m?n?用直径 Dm 、 Dn R?此为计算 R用的公式，它与附加厚度、圆心位置、绝对级次无关，克服了由这 些因素带来的系统误差，并且 Dm 、Dn 可以是弦长三、实验内容与步骤用牛顿环测量透镜曲率半径 (1).按图布置好实验器材，使用单色扩展光源，将牛顿环装置放在读数显微镜工作台毛玻璃中央，并使显微镜筒正对牛顿环装置中心 (2).调节读数显微镜 1.调节目镜，使分划板上的十字刻度线清晰可见，并转动目镜，使十字刻度线 的横线与显微镜筒的移动方向平行 2.调节45度反射镜，使显微镜视觉中亮度最大，这时基本上满足入射光垂直于待测量透镜的要求1.转动手轮A，使显微镜平移到标尺中部，并调节调焦手轮B，使物镜接近牛顿环装置表面。

2.对显微镜调焦缓慢地转动调焦手轮B，使显微镜筒由下而上移动进行调焦，直到从目镜中清楚地看到牛顿环干涉条纹且无视差为止；然后移动牛顿环装置，使目镜中十字刻度线交点与牛顿环中心重合 (1).观察条纹的特征观察各级条纹的粗细是否一致，其间距有无差异，并做出解释观察牛顿环中心是亮斑还是暗斑？ (2).测量暗环的直径转动读数显微镜的读数鼓轮，同时在目镜中观察，使十字刻度线由牛顿环中心缓慢地向一侧移动到43环；然后再回到第42环自42环起，单方向移动十字刻度，每移3环读数一——直到测量完成另一侧的第42环并将所测量的第42环到第15环各直径的左右两边的读数记录在表格内四、数据处理与结果 1.求透镜的曲率半径测出第15环到第42环暗环的直径，取m-n=15,用逐差法求出暗环的直径平方差的平均值，按算出透镜的曲率半径的平均值RR1＝ R2＝(d422-d272)/[4(42-27]λ= 895.85 mm (d392-d242)/[4(39-24]λ= 896.97 mmR3＝(d362-d212)/(4(36-21)λ= 887.94mm R4＝(d332-d182)/(4(33-18)λ= 893.30mmR5＝(d302-d152)/(4(30-15)λ= 982.92mm R=(R1+R2+R3+R4+R5)/5= 893.39mm五、附件：原始数据＋   -全文完-。