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1、用牛顿环测定透镜的曲率半径,牛顿环简介,1675年牛顿在制作天文望远镜是，偶然将望远镜放在平板玻璃上，发现许多同心圆花样，后人称牛顿环。但是，由于牛顿主张微粒说（光的干涉是光波动性的一种表现）未能对该现象作出解释。指导19世纪初，英国科学家托马斯杨采用光的波动学说解释了牛顿环现象。,牛顿环是一种分振幅方法实现的等厚干涉现象。 在一块玻璃上，放一曲率半径很大的平凸透镜，用单色光照射透镜与玻璃片，就可以观察到一些明暗相间的同心圆环，圆环分布是内疏外密，圆心在接触点。 从反射的方向看到的中心为暗纹，透射方向观察中心为明纹。如果用白光照射，可观察到彩色条纹。,等厚干涉应用,科学研究和工程技术上广泛应用
2、等厚干涉现象。如，测量光的波长，微小长度变化，检验工件表面光洁度等。,本实验应用牛顿环干涉测量平凸透镜的曲率半径。,实验目的,1.观察光的等厚干涉现象，加深对光的干涉原理的理解；2.学习利用干涉现象测量某些物理量的方法。,实验仪器,移测显微镜牛顿环仪钠光灯劈尖,读数显微镜(P25),目镜,物镜,调焦手轮,测微手轮,读数标尺,读数显微镜,锁紧螺钉,作用：1.成放大的虚像进行观察2.精密测量被测物大小。,构成：目镜、物镜、十字叉丝。,用法:1.调节目镜，使十字叉丝清晰并竖直；2.调节调焦手轮，在目镜中观察，使被测物成像清晰。3.转动测微手轮，使十字叉丝对准被测物体起点，移动测微手轮一次对准被测物像
3、上的两个位置，读出相应的读数，则两者之差即为被测物两位之间距离。,牛顿环仪,1.构成：待测平凸透镜+平玻璃片叠合装在金属框架中。,2.用法：框架上有3个调节螺丝，可以改变干涉条纹的形状和位置，注意不可调节过紧，以免造成变形甚至损坏。,组成：钠光灯灯管有两层玻璃泡，庄有少量的氩气和钠。通电时灯丝加热，氩气放出淡紫光，钠受热后变为气态，渐渐放出两条强谱线，波长分别为589.59nm和589.00nm。这两条谱线很接近，所以可以把它视为单色光源，并取其平均值589.30nm为波长。,注意：钠光灯不能反复开启，不可摇晃。,钠光灯管,二、实验原理,1、干涉条件频率相同、振动方向一致、相位差保持恒定。,现
4、象：当一束光垂直的照在平凸透镜时，从其上方可观察到一种新接触点为圆心的内疏外密的同心圆环。,产生原因：平凸透镜与平面镜之间形成一空气薄膜，理解出点等距离的地方，厚度相同。若单色光平行近垂直的射在入射面时，则空气膜上下表面反射的光将互相干涉，形成明暗条纹。,11,2、光路图,12,3. 曲率半径的测量公式,上下表面反射光的光程差为：,半波损失：光由光疏介质射入光密介质在其分界面反射时，反射光都有位相的突变，即为半波损失。（改变相位相当于损失半个半波长。 ）,半波损失,形成暗纹的条件：,其中，在空气中n=1,13,由几何关系知：,带入暗纹条件：,透镜曲率半径：,有逐差法可知，当测得的第m级和第k级
5、的暗环直径dm和dk时，得到曲率半径的测量公式为：,1、调节牛顿环 2、调节移测显微镜,四、实验内容与步骤,螺丝松紧适宜；环纹处于中心；环纹不能有明显的形变。,1）调节显微镜镜筒位置；放置牛顿环与镜筒共轴。 2）摆放钠灯，调节450反射镜，使显微镜视场明亮。 3）调节目镜，使十字叉丝清晰并竖直； 4）调节焦距旋钮，使牛顿环纹清晰。,3、测量,1）移动刻度轮，使主尺上的刻度指在25mm处。 2）移动牛顿环，使十字叉丝处于牛顿环中心处。 3）移动刻度轮，使十字叉丝从牛顿环中心向左移到第22级暗环中心处,然后反向转动，使十字叉丝与第20级暗环中心相切时，记下显微镜上的读数，以后分别记下19、18、1
6、7、16级暗纹中心相应处的读数。继续向右移动，再分别记录第10、9、8、7、6级暗纹中心处的显微镜读数。继续右移，经过牛顿环中心后，依次测记右侧第6、7、8、9、10和16、17、18、19、20级暗纹中心的读数。,4、计算,用逐差法测透镜曲率半径，计算平均值。,16,干涉圆环直径的测量方法,左xm,左xk,右xk,右xm,数据记录：,其中m-k=10,=,589.3nm,18,1、在测量过程中，显微镜只能沿同一方向移动，不可倒退。,2.对物镜调焦时，应使物镜筒从最低点自下而上缓慢地调节，以免损坏仪器。,3.调节时，应预先使显微镜筒标尺位置处在可移动范围的中点，以避免在测量时超出标尺的测量范围。,4.测量过程中，不要碰动牛顿环和震动实验台，以免影响测量的准确性。,五、注意事项,谢谢大家！,
