光的等厚干涉與應(yīng)用

1、物理實(shí)驗(yàn)教案實(shí)驗(yàn)名稱：光的等厚干涉與應(yīng)用1目的1）觀察光的等厚干涉現(xiàn)象，加深理解干涉原理2）學(xué)習(xí)牛頓環(huán)干涉現(xiàn)象測(cè)定該裝置中平凸透鏡的曲率半徑3）掌握讀數(shù)顯微鏡的使用方法4）掌握逐差法處理數(shù)據(jù)的方法2儀器讀數(shù)顯微鏡，鈉光燈，牛頓環(huán)裝置3實(shí)驗(yàn)原理3.1光的等厚干涉原理如圖15-1所示，在平面aa與平面bb之間存在一個(gè)空氣氣隙。當(dāng)入射光投射 到平面aa上時(shí)，部分光被反射后朝1方向傳播，部分透過(guò)平面aa投射到平面bb 上被反射后再透過(guò)平面 aa朝2方向傳播，兩光線疊加互相干涉，疊加處兩束光的 光程差近似為2e ,式中一為光由光疏介質(zhì)反射到光密介質(zhì)表面時(shí)產(chǎn)生的22附加光程差，也稱半波損失。圖 15-1產(chǎn)

2、生暗紋的條件為：2e - （2K 1）-, K 0,1,2, ,n（整數(shù)）厚度相等的地方光程差相等，所以稱此種干涉為等厚干涉。3.2牛頓環(huán)與凸透鏡曲率半徑測(cè)定牛頓環(huán)裝置是一個(gè)曲率半徑相當(dāng)大的平凸透鏡放在一平板玻璃上，這樣兩玻璃間形成空氣薄層厚度 e與薄層位置到中央接觸點(diǎn)的距離r,凸透鏡曲率半徑 R的關(guān)系為:2 r e 2R(b)圖 201根據(jù)干涉相消條件易得第 K級(jí)暗紋的半徑與波長(zhǎng)入及牛頓環(huán)裝置中平凸透鏡的凸面曲率半徑R存在下述關(guān)系： TOC o 1-5 h z 22R M 正K 4K.2根據(jù)d K與k成正比的性質(zhì)米取逐差法處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)22dm dn 4 R(m n)4教學(xué)內(nèi)容1) 打開鈉光燈

3、，調(diào)整牛頓環(huán)裝置使干涉圖樣處于裝置中心，之后將它放在顯微鏡 的載物臺(tái)上，調(diào)整顯微鏡的方向使顯微鏡下的半反射鏡將光反射到牛頓環(huán)裝置 上，如圖20-1 (a)。2)調(diào)節(jié)顯微鏡的目鏡直到看清“十”字叉絲，降低顯微鏡筒，使它靠近牛頓環(huán)裝 置的表面，然后慢慢往上調(diào)節(jié)必要時(shí)調(diào)節(jié)下方的反光鏡，直到看清牛頓環(huán)圖樣 為止。轉(zhuǎn)動(dòng)鼓輪，使顯微鏡筒大約在主尺中間的位置。移動(dòng)牛頓環(huán)裝置，使“十”字叉絲的交點(diǎn)在牛頓環(huán)中心，同時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)目鏡使橫向叉線平行于主尺。讀到34環(huán)停止順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)鼓輪，使叉絲左移，同時(shí)讀出叉絲越過(guò)暗紋的數(shù)目,移動(dòng)，然后逆時(shí)針慢慢轉(zhuǎn)動(dòng)鼓輪，使叉絲右移，當(dāng)叉絲在第32、30、26、24、22、20、18、16

4、、14、12、10暗紋的中心時(shí)讀數(shù)。再繼續(xù)向右移使叉絲越過(guò)牛頓環(huán)中心，當(dāng)叉絲在第 10、12、14、16、18、20、22、24、26、28、30、32 暗紋中心時(shí)讀數(shù)計(jì)算各環(huán)的直徑測(cè)量值。5)把牛頓環(huán)裝置轉(zhuǎn)90度后，重復(fù)第3、4步。并計(jì)算各環(huán)直徑測(cè)量平均值。并用 逐差法處理數(shù)據(jù)。6實(shí)驗(yàn)教學(xué)的重點(diǎn)與難點(diǎn)重點(diǎn)：要掌握干涉原理難點(diǎn)：裝置調(diào)節(jié)和數(shù)環(huán)數(shù)7實(shí)驗(yàn)中容易出現(xiàn)的問題儀器輕拿輕放，避免碰撞。鏡頭不可用手觸摸，有灰塵時(shí)用擦鏡紙輕輕拂去不能用力擦拭。調(diào)焦及調(diào)鼓輪時(shí)不可超出可調(diào)范圍。為防止產(chǎn)生螺距誤差，測(cè)量過(guò)程中鼓輪只 能往一個(gè)方向轉(zhuǎn)動(dòng)，不許中途回倒鼓輪。8實(shí)驗(yàn)參考數(shù)據(jù)表1 曲率半徑較小的數(shù)據(jù)(入=5

5、.893 X 10-4mmkxk1 (mm)Xk2dkXk1Xk2dkd k dk2dk21027.34522.5304.81527.22222.4004.8224.81823.2131227.54122.3225.21927.43522.2025.2335.22627.3111427.73522.1455.59027.60822.0105.5985.59431.2931627.90721.9625.94527.79521.8355.9605.95235.4261828.07921.7886.29127.96521.6686.2976.29439.6142028.23521.6326.6032

6、8.12521.5086.6176.61043.6922228.38521.4806.90528.26821.3556.9136.90947.7342428.53121.3557.19628.41521.2107.2057.20051.8402628.65521.1957.47028.55521.0727.4837.47655.8902828.80521.0687.73728.68520.9357.7507.74459.9703028.94120.9358.00628.80820.8058.0038.00464.0643229.06220.8088.25428.94020.6888.2528.

7、25368.112一2一22222nd nmd mdmdnd md n24.5101023.2132247.73424.5211227.3112451.84024.5291431.2932655.89024.5971635.4262859.97024.5441839.6143064.06424.4502043.6923268.11224.420表2 曲率半徑較大的數(shù)據(jù)kxk1 (mm)Xk2dkxk1Xk2dkd k d k2dk21029.80520.0159.79029.74019.8359.9059.84896.9831230.23819.57510.66330.19019.39510.

8、79510.729115.1111430.64819.17511.47330.59518.99011.60511.539133.15481631.02518.79512.23030.96518.60212.36312.296151.1921831.37518.44512.93031.32518.25013.07513.002169.0522031.70518.11513.59031.66217.90813.75413.672186.9242232.02517.79514.23031.98517.58514.40014.315204.9192432.32517.48814.83732.28517

9、.28515.00014.918222.5472632.62817.19515.43335.58516.98515.60015.516240.7462832.90816.93015.97832.86216.69516.16716.072258.3093033.17816.64816.53033.14816.42516.73216.631276.5903233.43016.38817.04233.41516.16517.25017.146293.985一2ndnm222一2一2d md m d ndm dn1096.98322204.919107.936107.44812115.11124222.547107