牛頓環(huán)實(shí)驗(yàn)報(bào)告

1、牛頓環(huán)干涉牛頓環(huán)干涉牛頓環(huán)簡(jiǎn)介牛頓環(huán)簡(jiǎn)介 1717世紀(jì)初，物理學(xué)家牛頓在考察肥皂泡及其世紀(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)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)曲率已知的透鏡上，偶然發(fā)現(xiàn) 干涉圓環(huán)，并對(duì)干涉圓環(huán)，并對(duì)此進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)觀測(cè)和研究。此進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)觀測(cè)和研究。他發(fā)現(xiàn)，用一個(gè)曲率他發(fā)現(xiàn)，用一個(gè)曲率半徑大的凸透鏡和一個(gè)平面玻璃相接觸，用白光半徑大的凸透鏡和一個(gè)平面玻璃相接觸，用白光照射時(shí)，其接觸點(diǎn)出現(xiàn)明暗相間的同心彩色圓環(huán)，照射時(shí)，其接觸點(diǎn)出現(xiàn)明暗相間的同心彩色圓環(huán)，用單色光照射，則出現(xiàn)明暗相間的單色圓環(huán)。這用單色光照射，

2、則出現(xiàn)明暗相間的單色圓環(huán)。這是由于光的干涉造成的，這種光學(xué)現(xiàn)象被稱為是由于光的干涉造成的，這種光學(xué)現(xiàn)象被稱為“牛頓環(huán)牛頓環(huán)”。內(nèi) 容實(shí)驗(yàn)?zāi)康膶?shí)驗(yàn)?zāi)康?實(shí)驗(yàn)儀器實(shí)驗(yàn)儀器2實(shí)驗(yàn)原理實(shí)驗(yàn)原理3實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和要求實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和要求4數(shù)據(jù)記錄和處理數(shù)據(jù)記錄和處理5思考題思考題6實(shí)驗(yàn)?zāi)康?. 觀察等厚現(xiàn)象，考察其特點(diǎn)。觀察等厚現(xiàn)象，考察其特點(diǎn)。2. 掌握一種測(cè)量透鏡曲率半徑的掌握一種測(cè)量透鏡曲率半徑的方法。方法。3. 學(xué)習(xí)使用讀數(shù)顯微鏡。學(xué)習(xí)使用讀數(shù)顯微鏡。實(shí)驗(yàn)儀器n讀數(shù)顯微鏡讀數(shù)顯微鏡n鈉燈鈉燈n牛頓環(huán)牛頓環(huán)鈉光燈 鈉光燈是一種氣體放電燈。在放電管內(nèi)充鈉光燈是一種氣體放電燈。在放電管內(nèi)充有金屬鈉和氬氣。開啟電源

3、的瞬間，氬氣放有金屬鈉和氬氣。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。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)分別鈉光在可見光范圍內(nèi)兩條譜線的波長(zhǎng)分別為為589.6nm589.6nm和和589.0nm589.0nm。這兩條譜線很接近，這兩條譜線很接近，所以可以把它視為單色光源，并取其平均值所以可以把它視為單色光源，并取其平均值589.3nm589.3nm為波長(zhǎng)。為波長(zhǎng)。 實(shí)驗(yàn)儀器實(shí)驗(yàn)儀器讀數(shù)顯微鏡 目鏡目鏡物鏡物鏡上下移動(dòng)旋鈕上下移動(dòng)旋鈕水平移動(dòng)旋鈕水平移動(dòng)旋鈕讀數(shù)標(biāo)尺讀數(shù)標(biāo)尺讀數(shù)盤讀數(shù)盤實(shí)驗(yàn)儀器實(shí)驗(yàn)儀

4、器牛頓環(huán) 平凸透鏡與平板玻璃組合成牛頓環(huán)實(shí)驗(yàn)樣平凸透鏡與平板玻璃組合成牛頓環(huán)實(shí)驗(yàn)樣品。品。平凸透鏡平凸透鏡平板玻璃平板玻璃實(shí)驗(yàn)儀器實(shí)驗(yàn)儀器牛頓環(huán)將一曲率半徑相將一曲率半徑相當(dāng)大的平凸玻璃透鏡當(dāng)大的平凸玻璃透鏡放在一平面玻璃的上放在一平面玻璃的上面，則在兩者之間形面，則在兩者之間形成一個(gè)厚度隨直徑變成一個(gè)厚度隨直徑變化的空氣隙。化的空氣隙。空氣隙的等厚干空氣隙的等厚干涉條紋是一組明暗相涉條紋是一組明暗相間的同心環(huán)。該干涉間的同心環(huán)。該干涉條紋最早被牛頓發(fā)現(xiàn)，條紋最早被牛頓發(fā)現(xiàn)，所以稱為牛頓環(huán)。所以稱為牛頓環(huán)。實(shí)驗(yàn)儀器實(shí)驗(yàn)儀器2 , 1 , 0=2) 1+2(3 , 2 , 1=2+2暗條紋明條紋

5、kkkke空氣薄層中，任一厚度空氣薄層中，任一厚度e處處上下表面反射光的干涉條件：上下表面反射光的干涉條件：實(shí)驗(yàn)原理實(shí)驗(yàn)原理22222eeRRr Re)(eR 略去略去e2Rre22 各級(jí)明、暗干涉條紋的半徑：各級(jí)明、暗干涉條紋的半徑：明條紋321212,)( kRkr 暗條紋210 , kkRr nmDDRnm422如波長(zhǎng)已知，可用此法求出透鏡曲率半徑；如波長(zhǎng)已知，可用此法求出透鏡曲率半徑；反之亦然。反之亦然。實(shí)驗(yàn)原理實(shí)驗(yàn)原理實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與要求1. 1. 光源對(duì)準(zhǔn)目鏡筒上的光源對(duì)準(zhǔn)目鏡筒上的4545平板玻璃，調(diào)節(jié)平板玻平板玻璃，調(diào)節(jié)平板玻璃方向，使光垂直照在平凸透鏡裝置上。此時(shí)通過目璃方向，使光

6、垂直照在平凸透鏡裝置上。此時(shí)通過目鏡可以看到明亮的黃色背景。鏡可以看到明亮的黃色背景。2. 2. 被測(cè)物體放到載物平臺(tái)上，調(diào)節(jié)目鏡清晰地看到被測(cè)物體放到載物平臺(tái)上，調(diào)節(jié)目鏡清晰地看到十字叉絲，然后由下向上移動(dòng)顯微鏡鏡筒（為防止壓十字叉絲，然后由下向上移動(dòng)顯微鏡鏡筒（為防止壓壞被測(cè)物體和物鏡，不得由上向下移動(dòng)！），看清牛壞被測(cè)物體和物鏡，不得由上向下移動(dòng)?。?，看清牛頓干涉環(huán)。頓干涉環(huán)。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與要求3. 3. 取取m=15，n=5。橫向改變顯微鏡筒位置，使橫向改變顯微鏡筒位置，使叉絲由第叉絲由第15圈外向第圈外向第15圈移動(dòng)直至叉絲交點(diǎn)與之圈移動(dòng)直至叉絲交點(diǎn)與之重合，讀取重合，讀取C15，繼續(xù)朝

7、同一方向移動(dòng)叉絲至第繼續(xù)朝同一方向移動(dòng)叉絲至第5 5圈讀取圈讀取C5 ；仍按原方向移動(dòng)叉絲（為防止產(chǎn)生空仍按原方向移動(dòng)叉絲（為防止產(chǎn)生空程差），越過中央暗環(huán)，按同樣方法讀取程差），越過中央暗環(huán)，按同樣方法讀取C5 、C15 。 4. 4. 將牛頓環(huán)旋轉(zhuǎn)若干角度，重復(fù)以上測(cè)量共將牛頓環(huán)旋轉(zhuǎn)若干角度，重復(fù)以上測(cè)量共6 6次。次。 次數(shù)123456C15C5C15C5D15D5單位：?jiǎn)挝唬簃m牛頓環(huán)數(shù)據(jù)記錄表牛頓環(huán)數(shù)據(jù)記錄表數(shù)據(jù)記錄和處理注意事項(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。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)量過程中，十字叉絲中的一條線必須與在整個(gè)測(cè)量過程中，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)。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)，以防因測(cè)量