等厚干涉牛顿环和劈尖10.docx
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等厚干涉牛顿环和劈尖10
等厚干涉—牛-顿-环-和-劈-尖10
实验名称:
等厚干涉—牛顿环和劈尖
姓名学号班级
桌号教室第一实验楼614
日期20年月日时段
一、实验目的
1.观察等厚干涉现象,了解其特点。
2.学习用等厚干涉测量物理量的两种方法。
3.学习使用显微镜测量微小长度。
二、实验仪器及器件
牛顿环装置,平板光学玻璃片,读数显微镜,钠光灯,待测细丝(请自带计算器)。
三、实验原理
1.等厚干涉(简述原理、特点和应用)
2.牛顿环产生原理
牛顿环装置
3.曲率半径测量
(1)推导曲率半径计算公式
直线。
根据光的干涉原理,得细丝的直径(或薄片的厚度)D
其中:
为n条条纹的间距;
L为从玻片交界处到细丝处距离。
四、实验内容
1.用牛顿环测凸透镜的曲率半径。
实验装置如图所示,其中,M为读数显微镜镜头,P为显微镜上的小反射镜,L为牛顿环装置。
(1)借助室内灯光,用肉眼直接观察牛顿环,调节牛顿环装置上的三个螺丝钮,使牛顿环圆心位于透镜中心。
调节时,螺丝旋钮松紧要适合,即要保持稳定,又勿过紧使透镜变形。
(2)将显微镜镜筒调到读数标尺中央,并使入射光方向与显微镜移动方向一致。
放入牛顿环装置,移动显微镜整体方位和P的角度,使视场尽可能明亮。
(3)调节显微镜目镜,使十字叉丝清晰。
显微镜调焦,看到清楚的牛顿环并使叉丝与环纹间无视差(注意:
调焦时,镜筒应由下向上调以免碰伤物镜或被测物)。
移动牛顿环装置使叉丝对准牛顿环中心。
(4)定性观察待测圆环是否均在显微镜读数范围之内并且清晰。
(5)定量测量:
由于环中心有变形,应选择10级以上的条纹进行测量。
如取m-n=25,则分别测出第50级到第41级,第25级到第16级各级的直径,然后用逐差法处理数据,求出曲率半径R。
并给出完整的实验结果。
测量时应注意避免螺旋空程引入的误差,这要求在整个测量过程中,显微镜筒只能朝一个方向移动,不许来回移动。
特别在测量第50级条纹时,应使叉丝先越过50级条纹然后返回第50级开始读数并依次沿同一方向测完全部数据。
2.用劈尖测细丝直径
(1)用两块平行板夹细铜丝或头发丝等被测物制成劈尖,劈尖放在载物台上,调焦得到清晰的条纹且无视差。
调整劈尖位置,使干涉条纹与棱边平行。
转动劈尖使条纹与显微镜移动方向垂直。
(2)测量n=30个条纹的间距
和L,计算出D值。
并给出完整的实验结果。
五、实验记录及数据处理
1.牛顿环实验数据处理(见下页附表1)
级数
K=50
K=49
K=48
K=47
K=46
K=45
K=44
K=43
K=42
K=41
左位置
右位置
(mm)
级数
K=25
K=24
K=23
K=22
K=21
K=20
K=19
K=18
K=17
K=16
左位置
右位置
(mm)
R(mm)
(mm)
(写出计算公式及结果)
(mm)
实验数据表格1
2.劈尖实验数据处理
实验数据表格2
(mm)
(nm)
(mm)
(mm)
1
2
3
平均
五、注意事项
1.钠光灯在工作时不要随便移动,以免震坏灯丝。
关灯后,应等待10分钟后才能再次启动。
2.测量时,应尽量使叉丝对准条纹中心时读数
3.劈尖实验中,当薄片较厚时,在靠近薄片处干涉条纹可能很模糊甚至消失,因此应选择靠近棱边附近的清晰条纹测量。
六、课后作业题
1.实验中,除讨论的两表面反射光外,其它表面所反射的光之间能否产生干涉?
为什么?
2.在牛顿环中,如果透镜球面有微小的凹凸,则该处空气薄膜厚度和干涉条纹如何畸变?
(可画图说明)
3.在劈尖中,如果透镜球面有微小的凹凸,则该处空气薄膜厚度和干涉条纹如何畸变?
(可画图说明)
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