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1、,用牛顿环测定透镜的曲率半径,西南大学 物理实验教学示范中心,普通物理实验,孙 凯,西南大学 物理实验教学示范中心,一、实验背景,等厚干涉,劈尖干涉,测膜厚,检验光学元件表面的平整度,测细丝的直径,牛顿环,斑,测量透镜的曲率半径,可以用来测量光波波长，用于检测透镜质量,西南大学 物理实验教学示范中心,一、实验背景,17世纪初，物理学家牛顿在考察肥皂泡及其他薄膜干涉现象时，把一个玻璃三棱镜压在一个曲率已知的透镜上，偶然发现干涉圆环，并对此进行了实验观测和研究。,牛顿环,斑,白光,单色光,1.明暗相间的同心圆环；2.级次中心低、边缘高；3.间隔中心疏、边缘密；4.同级干涉，波长越短，条纹越靠近中心
2、。,西南大学 物理实验教学示范中心,二、实验目的,1、学会使用钠光灯及熟炼使用读数显微镜2、观察等厚干涉现象3、学习用牛顿环测量球面曲率半径的原理和方法。,西南大学 物理实验教学示范中心,三、实验原理,空气层,等厚干涉：一束单色光垂直照射薄膜，薄膜上下表面反射的两束光产生干涉，薄膜厚度相同的地方对应同一级干涉条纹。,钠黄光,上表面,下表面,rk,曲率半径R,dk,k级牛顿环半径rk,半波损失,西南大学 物理实验教学示范中心,三、实验原理,空气折射率n=1,暗条纹,k级暗纹的半径,曲率半径,入射光波长,西南大学 物理实验教学示范中心,三、实验原理,（1） 零级暗纹,两个变量进行处理逐差法,m、n
3、级暗条纹,西南大学 物理实验教学示范中心,四、实验仪器,牛顿环仪（R1m）钠光灯（589.3nm）读数显微镜（分度值0.01mm）,西南大学 物理实验教学示范中心,四、实验仪器,牛顿环仪,牛顿环的结构包括一个曲率半径很大的平凸透镜和一块平玻璃板，在平凸透镜和平玻璃板之间产生空气薄膜，当单色平行光垂直入射到牛顿环时，可获得等厚干涉条纹。,西南大学 物理实验教学示范中心,四、实验仪器,钠光灯,钠光灯是一种气体放电灯（管内充有金属钠和氩气）。在开启电源的瞬间，氩气放电发出粉红色的光。氩气放电后金属钠被蒸发并放电发出黄色光。钠光在可见光范围内两条谱线的波长分别为589.59nm和589.00nm。这两
4、条谱线很接近，所以可以把它视为单色光源。取其平均值钠光灯必须与镇流器串联、在额定电压与额定电流下使用。钠光灯要尽量连续使用。,西南大学 物理实验教学示范中心,四、实验仪器,目镜,物镜,上下移动旋钮,读数标尺,读数鼓轮,反光镜,读数标尺(似螺旋测微仪),1mm,读数:10mm+39.10.01mm,10.391mm,载物台,西南大学 物理实验教学示范中心,四、实验仪器,实验光路布置,西南大学 物理实验教学示范中心,五、实验内容及步骤,1、布置光路。2、点亮钠光灯，照亮显微镜的视场。3、调节显微镜（目镜调焦、物镜调焦）。4、调节牛顿环的位置。5、转动测微鼓轮，依次对准各环的位置，并记录数据。6、根
5、据所测数据计算凸透镜的曲率半径R。,西南大学 物理实验教学示范中心,六、实验数据记录,逐差法计算相对误差,西南大学 物理实验教学示范中心,七、实验注意事项,1、调节显微镜的焦距时，应使物镜筒从待测物移开，使物镜筒自下而上地调节。严禁将镜筒反向调节，以免碰伤和损坏物镜和待测物。,2、在整个测量过程中，十字叉丝中的一条线必须与主尺平行，十字叉丝的走向应与待测物的两个位置连线平行，同时不要将待测物移动。,3、测量中的测微鼓轮只能向一个方向转动，以防因螺纹中的空程而引起的误差。4、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。5、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。,西南大学 物理实验教学示范中心,Thank you!,
