牛頓環(huán)測(cè)凸透鏡的曲率半徑實(shí)驗(yàn)完整報(bào)告含數(shù)據(jù)總8

牛頓環(huán)測(cè)凸透鏡的曲率半徑實(shí)驗(yàn)完整報(bào)告含數(shù)據(jù)牛頓環(huán)是牛頓1675年在制作天文望遠(yuǎn)鏡時(shí)，偶然將一個(gè)望遠(yuǎn)鏡的物鏡放在平玻璃上發(fā)現(xiàn)的。牛頓環(huán)干涉是用分振幅法產(chǎn)生的干涉。其特點(diǎn)是同一干涉紋處兩反射面間的厚度相等，故牛頓環(huán)屬于等厚干涉。在實(shí)驗(yàn)工作中，通常利用牛頓環(huán)來(lái)檢查光學(xué)元件表面的光潔度、平整度、球面度和加工精度，還可用來(lái)測(cè)定單色光的波長(zhǎng)?！緦?shí)驗(yàn)?zāi)康摹?、學(xué)習(xí)用牛頓環(huán)測(cè)量透鏡的曲率半徑。2、熟練使用讀數(shù)顯微鏡?！緦?shí)驗(yàn)儀器】

讀數(shù)顯微鏡、牛頓環(huán)器件、鈉光燈（波長(zhǎng)589.3nm）【實(shí)驗(yàn)原理】牛頓環(huán)器件如圖所示，將一塊曲率半徑很大的平凸透鏡A，凸面向下疊放在一塊平板玻璃B上。當(dāng)平行的單色光垂直于平凸透鏡的平面入射時(shí)，射入透鏡的光在透鏡的凸表面上有一部分反射，另一部分則折射向平板玻璃的上表面，并發(fā)生反射，這兩部分光再相遇便發(fā)生干涉。由于A、B之間形成一個(gè)厚度由零增大的空氣膜，而且在以接觸點(diǎn)為中心的同一圓周上，空氣膜的厚度相等，根據(jù)等厚干涉原理，產(chǎn)生干涉條紋。所以，牛頓環(huán)的干涉條紋是以O(shè)為中心的明暗相間、內(nèi)疏外密的同心圓環(huán)，干涉環(huán)定義在凸表面上。當(dāng)一束單色光垂直照射時(shí)，設(shè)在條紋半徑r處空氣層厚度為d，那么，在空氣層下表面C處所反射的光線比在B處所反射的光線多經(jīng)過(guò)一段距離。此外，由于兩者反射情況不同：前者是從光疏媒質(zhì)（空氣）射向光密媒質(zhì)（玻璃）時(shí)在界面上被反射，后者則從光密媒質(zhì)射向光疏媒質(zhì)時(shí)被反射，因前者產(chǎn)生半波損失，故光程差還應(yīng)增加半個(gè)波長(zhǎng)，所以?xún)蓷l反射光的總光程差為根據(jù)干涉條件，當(dāng)光程差為波長(zhǎng)的整數(shù)倍時(shí)互相加強(qiáng)，為半波長(zhǎng)奇數(shù)倍時(shí)互相抵消，因此在薄膜上、下表面的兩束光的光程差滿(mǎn)足下式：凸透鏡與平板玻璃接觸處常常由于接觸壓力引起形變，使接觸處不是一點(diǎn)而是圓面，故牛頓環(huán)的中心不易確定，不是理想的一個(gè)接觸點(diǎn)，而是一個(gè)不甚清晰地暗或亮的圓斑，難以準(zhǔn)確判定級(jí)數(shù)k和半徑；又因鏡面上可能有塵埃的存在，從而引起附加的光程差。為克服這些因素的影響，我們改用兩個(gè)暗環(huán)第m環(huán)與第n環(huán)的直徑。本實(shí)驗(yàn)就是采用上式來(lái)計(jì)算透鏡的曲率半徑。牛頓環(huán)實(shí)驗(yàn)視頻【實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與步驟】1、用讀數(shù)顯微鏡觀察牛頓環(huán)干涉現(xiàn)象：

（1）點(diǎn)亮鈉光燈，預(yù)熱五分鐘。

（2）將牛頓環(huán)器件放置在讀數(shù)顯微鏡的載物臺(tái)上，翻轉(zhuǎn)讀數(shù)顯微鏡下的反射鏡，使之不能反射來(lái)自鈉光燈的光。

（3）調(diào)節(jié)顯微鏡的目鏡，看清叉絲。然后調(diào)節(jié)縱叉絲與讀數(shù)顯微鏡橫向走動(dòng)方向垂直（亦即十字叉絲橫線與顯微鏡的主尺方向平行）。

（4）調(diào)節(jié)顯微鏡的調(diào)焦旋鈕，使物鏡剛剛接觸到牛頓環(huán)器件，再緩緩地自下而上地調(diào)節(jié)顯微鏡的焦距，從目鏡中觀察到牛頓環(huán)的干涉現(xiàn)象。

（5）將觀察到的牛頓環(huán)的圓心移至視場(chǎng)中心，移動(dòng)牛頓環(huán)器件使牛頓環(huán)的圓心處于目鏡的十字形叉絲上。轉(zhuǎn)動(dòng)測(cè)微螺絲，十字形叉絲移動(dòng)。再仔細(xì)調(diào)焦以消除干涉條紋與分劃板準(zhǔn)絲之間的視差。

（6）觀察牛頓環(huán)的分布特征。例如：各級(jí)條紋的粗細(xì)是否一致，條紋間隔有無(wú)變化；牛頓環(huán)中心是亮斑還是暗斑，如何解釋?zhuān)?、采用雙向測(cè)量法測(cè)量牛頓環(huán)的直徑：

（1）以中心暗斑為零環(huán)向左移動(dòng)數(shù)環(huán)，數(shù)到第十八環(huán)，再向回?cái)?shù)并使十字形叉絲的豎線與第15環(huán)暗環(huán)左邊相切，從顯微鏡主尺和測(cè)微螺旋上記下第15環(huán)X左位置。

（2）轉(zhuǎn)動(dòng)測(cè)微螺旋，使十字形叉絲向右移動(dòng)數(shù)條紋，并與每一干涉環(huán)的暗環(huán)左邊相切，記下每一圓環(huán)左邊位置，記錄到左側(cè)的第6環(huán)。

（3）繼續(xù)向右移動(dòng)物鏡，邊移動(dòng)邊數(shù)環(huán)數(shù)，跨過(guò)零環(huán)，向右數(shù)，從右側(cè)第6環(huán)開(kāi)始計(jì)數(shù)，一直記到第15環(huán)，則完成了從左向右的測(cè)量。

（4）再向右多數(shù)幾環(huán)，向相反方向轉(zhuǎn)動(dòng)測(cè)微螺旋，從右向左測(cè)量從右側(cè)第15環(huán)一直測(cè)到右側(cè)第6環(huán),跨過(guò)零環(huán),再?gòu)淖髠?cè)第6環(huán)測(cè)到左側(cè)第15環(huán)，則完成了從右向左的測(cè)量。記錄數(shù)據(jù)填入表4-15-1中。3、計(jì)算凸透鏡的曲率半徑R

【實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄與處理】【注意事項(xiàng)】1.

干涉環(huán)兩側(cè)的序數(shù)不要數(shù)錯(cuò)。2.

防止實(shí)驗(yàn)裝置受振動(dòng)引起干涉環(huán)的變化。3.

防止移測(cè)顯微鏡的“回程”，第一個(gè)測(cè)量值就要注意。測(cè)量過(guò)程要單向測(cè)量。4.

平凸透鏡L及平板玻璃P的表面加工不均勻是此實(shí)驗(yàn)的重要