利用牛頓環(huán)測(cè)量曲率半徑實(shí)驗(yàn)-孫凱課件

用牛頓環(huán)測(cè)定透鏡的曲率半徑西南大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心普通物理實(shí)驗(yàn)孫凱skqtt@用牛頓環(huán)測(cè)定透鏡的曲率半徑西南大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心普通西南大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心

一、實(shí)驗(yàn)背景等厚干涉劈尖干涉測(cè)膜厚檢驗(yàn)光學(xué)元件表面的平整度測(cè)細(xì)絲的直徑牛頓環(huán)斑測(cè)量透鏡的曲率半徑可以用來(lái)測(cè)量光波波長(zhǎng)，用于檢測(cè)透鏡質(zhì)量西南大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心一、實(shí)驗(yàn)背景等厚干涉劈尖干涉西南大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心

一、實(shí)驗(yàn)背景

17世紀(jì)初，物理學(xué)家牛頓在考察肥皂泡及其他薄膜干涉現(xiàn)象時(shí)，把一個(gè)玻璃三棱鏡壓在一個(gè)曲率已知的透鏡上，偶然發(fā)現(xiàn)干涉圓環(huán)，并對(duì)此進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)觀測(cè)和研究。牛頓環(huán)斑白光單色光1.明暗相間的同心圓環(huán)；2.級(jí)次中心低、邊緣高；3.間隔中心疏、邊緣密；4.同級(jí)干涉，波長(zhǎng)越短，條紋越靠近中心。

西南大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心一、實(shí)驗(yàn)背景17世紀(jì)初西南大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心

二、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、學(xué)會(huì)使用鈉光燈及熟煉使用讀數(shù)顯微鏡2、觀察等厚干涉現(xiàn)象3、學(xué)習(xí)用牛頓環(huán)測(cè)量球面曲率半徑的原理和方法。西南大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心二、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、學(xué)會(huì)使用鈉光西南大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心

三、實(shí)驗(yàn)原理空氣層等厚干涉：一束單色光垂直照射薄膜，薄膜上下表面反射的兩束光產(chǎn)生干涉，薄膜厚度相同的地方對(duì)應(yīng)同一級(jí)干涉條紋。鈉黃光上表面下表面rk曲率半徑Rdkk級(jí)牛頓環(huán)半徑rk半波損失西南大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心三、實(shí)驗(yàn)原理空氣層等厚干涉：西南大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心

三、實(shí)驗(yàn)原理空氣折射率n=1暗條紋k級(jí)暗紋的半徑曲率半徑入射光波長(zhǎng)西南大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心三、實(shí)驗(yàn)原理空氣折射率n=1西南大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心

三、實(shí)驗(yàn)原理（1）零級(jí)暗紋兩個(gè)變量進(jìn)行處理——逐差法m、n級(jí)暗條紋西南大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心三、實(shí)驗(yàn)原理（1）西南大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心

四、實(shí)驗(yàn)儀器牛頓環(huán)儀（R≈1m）鈉光燈（λ≈589.3nm）讀數(shù)顯微鏡（分度值0.01mm）西南大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心四、實(shí)驗(yàn)儀器牛頓環(huán)儀（R≈1西南大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心

四、實(shí)驗(yàn)儀器牛頓環(huán)儀牛頓環(huán)的結(jié)構(gòu)包括一個(gè)曲率半徑很大的平凸透鏡和一塊平玻璃板，在平凸透鏡和平玻璃板之間產(chǎn)生空氣薄膜，當(dāng)單色平行光垂直入射到牛頓環(huán)時(shí)，可獲得等厚干涉條紋。

西南大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心四、實(shí)驗(yàn)儀器牛頓環(huán)儀牛頓環(huán)的西南大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心

四、實(shí)驗(yàn)儀器鈉光燈鈉光燈是一種氣體放電燈（管內(nèi)充有金屬鈉和氬氣）。在開啟電源的瞬間，氬氣放電發(fā)出粉紅色的光。氬氣放電后金屬鈉被蒸發(fā)并放電發(fā)出黃色光。鈉光在可見光范圍內(nèi)兩條譜線的波長(zhǎng)分別為589.59nm和589.00nm。這兩條譜線很接近，所以可以把它視為單色光源。取其平均值鈉光燈必須與鎮(zhèn)流器串聯(lián)、在額定電壓與額定電流下使用。鈉光燈要盡量連續(xù)使用。西南大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心四、實(shí)驗(yàn)儀器鈉光燈鈉光燈是一西南大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心

四、實(shí)驗(yàn)儀器目鏡物鏡上下移動(dòng)旋鈕讀數(shù)標(biāo)尺讀數(shù)鼓輪反光鏡讀數(shù)標(biāo)尺(似螺旋測(cè)微儀)1mm讀數(shù):10mm+39.1×0.01mm10.391mm載物臺(tái)西南大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心四、實(shí)驗(yàn)儀器目鏡物鏡上下移讀西南大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心

四、實(shí)驗(yàn)儀器鈉光燈牛頓環(huán)NG實(shí)驗(yàn)光路布置西南大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心四、實(shí)驗(yàn)儀器鈉光燈牛頓環(huán)NG西南大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心

五、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及步驟1、布置光路。2、點(diǎn)亮鈉光燈，照亮顯微鏡的視場(chǎng)。3、調(diào)節(jié)顯微鏡（目鏡調(diào)焦、物鏡調(diào)焦）。4、調(diào)節(jié)牛頓環(huán)的位置。5、轉(zhuǎn)動(dòng)測(cè)微鼓輪，依次對(duì)準(zhǔn)各環(huán)的位置，并記錄數(shù)據(jù)。6、根據(jù)所測(cè)數(shù)據(jù)計(jì)算凸透鏡的曲率半徑R。西南大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心五、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及步驟1、布置光西南大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心

六、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄逐差法計(jì)算相對(duì)誤差西南大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心六、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄逐差法西南大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心

七、實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)1、調(diào)節(jié)顯微鏡的焦距時(shí)，應(yīng)使物鏡筒從待測(cè)物移開，使物鏡筒自下而上地調(diào)節(jié)。嚴(yán)禁將鏡筒反向調(diào)節(jié)，以免碰傷和損壞物鏡和待測(cè)物。2、在整個(gè)測(cè)量過(guò)程中，十字叉絲中的一條線必須與主尺平行，十字叉絲的走向應(yīng)與待測(cè)物的兩個(gè)位置連線平行，同時(shí)不要將待測(cè)物移動(dòng)。3、測(cè)量中的測(cè)微鼓輪只能向一個(gè)方向轉(zhuǎn)動(dòng)，以防因螺紋中的空程而引起的誤差。4、調(diào)節(jié)時(shí)，應(yīng)預(yù)先使顯微鏡筒標(biāo)尺位置處在可移動(dòng)范圍的中點(diǎn)，以避免在測(cè)量時(shí)超出標(biāo)尺的測(cè)量范圍。5、測(cè)量過(guò)程中，不要