牛頓環(huán)測(cè)量曲率半徑實(shí)驗(yàn)報(bào)告

大學(xué)物理仿真試驗(yàn)報(bào)告試驗(yàn)名稱：牛頓環(huán)測(cè)量曲率半徑試驗(yàn)試驗(yàn)?zāi)康?觀看等厚干預(yù)現(xiàn)象，理解等厚干預(yù)的原理和特點(diǎn)學(xué)習(xí)用牛頓環(huán)測(cè)定透鏡曲率半徑正確使用讀數(shù)顯微鏡，學(xué)習(xí)用逐差法處理數(shù)據(jù)試驗(yàn)儀器:讀數(shù)顯微鏡，鈉光燈，牛頓環(huán)，入射光調(diào)整架試驗(yàn)原理1ACB，CACBDCF程差等于膜厚度e的兩倍，即此外，當(dāng)光在空氣膜的上外表反射時(shí)，是從光密媒質(zhì)射向光疏媒質(zhì)，反射光/2/2〔1〕滿足條件K〔3〕時(shí)，發(fā)生相消干預(yù)，消滅第kC這就是所謂的牛頓環(huán)。如下圖，設(shè)第k級(jí)條紋的半徑為的膜厚度為，則〔4〕試驗(yàn)中，R的大小為幾米到十幾米，而的數(shù)量級(jí)為毫米，所以R>>e，ke22Re是一個(gè)小量，可以無(wú)視，所以上式可以簡(jiǎn)化為k k〔5〕rk

k〔1〕和〔3〕可得〔6〕〔5〕得透鏡曲率半徑的計(jì)算公式〔7〕對(duì)給定的裝置，R為常數(shù)，暗紋半徑〔8〕和級(jí)數(shù)k的平方根成正比，即隨著k的增大，條紋越來(lái)越細(xì)。同理，假設(shè)rk

k〔1〕和〔2〕得〔9〕〔5〕，可以算出〔10〕和〔10〕可見(jiàn)，只要測(cè)出暗紋半徑〔或明紋半徑〕，數(shù)出對(duì)應(yīng)的k，R。在試驗(yàn)中，暗紋位置更簡(jiǎn)潔確定，所以我們選用式〔8〕來(lái)進(jìn)展計(jì)算。在實(shí)際問(wèn)題中，由于玻璃的彈性形變及接觸處不干凈等因素，透鏡和玻璃板kk定，所以公式〔8〕不能直接用于試驗(yàn)測(cè)量。在試驗(yàn)中，我們選擇兩個(gè)離中心較遠(yuǎn)的暗環(huán)，假定他們的級(jí)數(shù)為m和n，測(cè)d=2r，d=2r，則由式〔8〕有m m n n由此得出〔11〕mn〔m-n〕〔mn〕，即可求R。試驗(yàn)內(nèi)容觀看牛頓環(huán)將牛頓環(huán)放置在讀數(shù)顯微鏡鏡筒和入射光調(diào)整架下方，調(diào)整玻璃片的角度，使通過(guò)顯微鏡目鏡觀看時(shí)視場(chǎng)最亮。調(diào)整目鏡，看清目鏡視場(chǎng)的十字叉絲后，使顯微鏡鏡筒下降到接近牛頓環(huán)儀然后緩慢上升，直到觀看到干預(yù)條紋，再微調(diào)玻璃片角度和顯微鏡，使條紋清楚。測(cè)牛頓環(huán)半徑使顯微鏡十字叉絲交點(diǎn)和牛頓環(huán)中心重合，并使水平方向的叉絲和標(biāo)尺平行〔與顯微鏡移動(dòng)方向平行。記錄標(biāo)尺讀數(shù)。轉(zhuǎn)動(dòng)顯微鏡微調(diào)鼓輪，使顯微鏡沿一個(gè)方向移動(dòng)，同時(shí)數(shù)出十字叉絲豎絲移過(guò)的暗環(huán)數(shù)，直到豎絲與第N環(huán)相切為止〔N依據(jù)試驗(yàn)要求打算。記錄標(biāo)尺讀數(shù)。重復(fù)步驟2測(cè)得一組牛頓環(huán)半徑值，利用逐差法處理得到的數(shù)據(jù)，得到牛頓環(huán)半徑RR的標(biāo)準(zhǔn)差數(shù)據(jù)處理及結(jié)果:試驗(yàn)小結(jié)1.605m,標(biāo)準(zhǔn)差為94.59mm。誤差分析：主要來(lái)源于讀數(shù)時(shí)產(chǎn)生的誤差。在仿真試驗(yàn)中，鼠標(biāo)點(diǎn)擊旋鈕時(shí)，每次的轉(zhuǎn)動(dòng)幅度較大，叉絲無(wú)法準(zhǔn)確地與條紋相切，所以記錄數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確。建議：對(duì)該仿真試驗(yàn)系統(tǒng)進(jìn)展完善，使得調(diào)整旋鈕能連續(xù)進(jìn)展，更接近實(shí)際，使仿真試驗(yàn)更有實(shí)際意義。思考題牛頓環(huán)產(chǎn)生的干預(yù)屬于薄膜干預(yù)，在牛頓環(huán)中薄膜在什么位置？〔凸面與下面的平面玻璃之間的一層空氣薄膜。為什么牛頓環(huán)產(chǎn)生的干預(yù)條紋是一組同心圓環(huán)？答：干預(yù)時(shí)薄膜等厚處光程差相等，產(chǎn)生的干預(yù)現(xiàn)象也一樣。而牛頓環(huán)的薄膜等厚處相連在空間上是一個(gè)圓形，其圓心在凸面與平面的接觸點(diǎn)上，所以干預(yù)條紋是一組同心圓。牛頓環(huán)產(chǎn)生的干預(yù)條紋在什么位置上？相干的兩束光線是哪兩束？答：條紋產(chǎn)生在凸面的外表上。相干的兩束光線分別是入射光射到凸透鏡的下外表時(shí)產(chǎn)生的反射光和被平面鏡反射回來(lái)照耀到凸透鏡下外表的光。在牛頓環(huán)試驗(yàn)中，假設(shè)直接用暗紋公式測(cè)平凸透鏡凸面的曲率半徑，有什么問(wèn)題？答：直接用暗紋公式計(jì)算曲率半徑需要確定某條紋對(duì)應(yīng)的級(jí)數(shù)。而在實(shí)際狀況下，由于k也無(wú)法確定，所以該公式無(wú)法運(yùn)用。？答：從目鏡觀測(cè)時(shí)，前后左右調(diào)整眼與目鏡的位置，假設(shè)看到的叉絲與圖像之間沒(méi)有相對(duì)看著顯微鏡，同時(shí)由下向上調(diào)整筒身。透鏡，中心背離加力點(diǎn)者為凹