物理试验教案.DOC

物理实验教案 实验名称：光的等厚干涉与应用 指导老师：林一仙，李仁全，沈跃飞 时间：2007/2008学年第一学期 1 目的 1）观察光的等厚干涉现象，加深理解干涉原理 2）学习牛顿环干涉现象测定该装置中平凸透镜的曲率半径 3）掌握读数显微镜的使用方法 4）掌握逐差法处理数据的方法 2 仪器 读数显微镜，钠光灯，牛顿环装置 3 实验原理 3.1光的等厚干涉原理 如图15-1所示，在平面与平面之间存在一个空气气隙。当入射光投射到平面上时，部分光被反射后朝1方向传播，部分透过平面投射到平面上被反射后再透过平面朝2方向传播，两光线叠加互相干涉，叠加处两束光的光程差近似为，式中为光由光疏介质反射到光密介质表面时产生的附加光程差，也称半波损失。 图15-1 产生暗纹的条件为： 厚度相等的地方光程差相等，所以称此种干涉为等厚干涉。 3.2牛顿环与凸透镜曲率半径测定 牛顿环装置是一个曲率半径相当大的平凸透镜放在一平板玻璃上，这样两玻璃间形成空气薄层厚度e与薄层位置到中央接触点的距离r，凸透镜曲率半径R的关系为： (b) 图20—1 根据干涉相消条件易得第K级暗纹的半径与波长λ及牛顿环装置中平凸透镜的凸面曲率半径R存在下述关系： 根据与K成正比的性质采取逐差法处理实验数据 4 教学内容 打开钠光灯，调整牛顿环装置使干涉图样处于装置中心，之后将它放在显微镜的载物台上, 调整显微镜的方向使显微镜下的半反射镜将光反射到牛顿环装置上，如图20-1（a）(mm) 10 27.345 22.530 4.815 27.222 22.400 4.822 4.818 23.213 12 27.541 22.322 5.219 27.435 22.202 5.233 5.226 27.311 14 27.735 22.145 5.590 27.608 22.010 5.598 5.594 31.293 16 27.907 21.962 5.945 27.795 21.835 5.960 5.952 35.426 18 28.079 21.788 6.291 27.965 21.668 6.297 6.294 39.614 20 28.235 21.632 6.603 28.125 21.508 6.617 6.610 43.692 22 28.385 21.480 6.905 28.268 21.355 6.913 6.909 47.734 24 28.531 21.355 7.196 28.415 21.210 7.205 7.200 51.840 26 28.655 21.195 7.470 28.555 21.072 7.483 7.476 55.890 28 28.805 21.068 7.737 28.685 20.935 7.750 7.744 59.970 30 28.941 20.935 8.006 28.808 20.805 8.003 8.004 64.064 32 29.062 20.808 8.254 28.940 20.688 8.252 8.253 68.112 n m 10 23.213 22 47.734 24.521 24.510 12 27.311 24 51.840 24.529 14 31.293 26 55.890 24.597 16 35.426 28 59.970 24.544 18 39.614 30 64.064 24.450 20 43.692 32 68.112 24.420 表2 曲率半径较大的数据 k (mm) 10 29.805 20.015 9.790 29.740 19.835 9.905 9.848 96.983 12 30.238 19.575 10.663 30.190 19.395 10.795 10.729 115.111 14 30.648 19.175 11.473 30.595 18.990 11.605 11.539 133.1548 16 31.025 18.795 12.230 30.965 18.602 12.363 12.296 151.192 18 31.375 18.445 12.930 31.325 18.250 13.075 13.002 169.052 20 31.705 18.115 13.590 31.662 17.908 13.7