牛顿环测曲面半径和劈尖干涉.docVIP

学生实验报告（十） 学生姓名 学号 同组人： 实验项目 牛顿环测曲面半径和劈尖干涉 □必修 □选修 □演示性实验 □验证性实验 □操作性实验 □综合性实验 实验地点 实验仪器台号 指导教师 实验日期及节次 实验综述 实验目的：（1）用牛顿环测量平凸透镜的曲率半径； （2）用劈尖干涉法测一薄纸的厚度。 实验内容 （I）牛顿环 （一）用牛顿环测量平凸透镜的曲率半径 R （二）、观测依据 1．测试光路如图所示 2． 上式中： （1）R—平凸透镜之凸球面的曲率半径，单位为米； （2）—第m条暗环直径的平方，单位为，实验中 m 为 20、19、18、17、16 条暗环，用移测显微镜测以上暗环两端的坐标及 （3）—第 n 条暗环直径的平方，单位为，实验中 n 为 10、9、8、7、6条暗环，用移测显微镜测以上暗环两端的坐标 及 （4）m—外环环数，m=20、19、18、17、16 n—内环环数 n=10、9、8、7、6 （5）—入射光波长，?????? （三）、实验过程： 1．调整及定性观察 （1）将牛顿环调到牛顿环仪的中点． 在日光或白炽灯之下，用手调节固定平凸透镜凸面与平板玻璃刚好接触的三个螺钉，松紧适度，不要调得太紧，（太紧会压坏牛顿环仪），也不能太松（太松牛顿环不稳定，容易跑动，无法准确进行测量），调好后，可用肉眼观察到彩色的牛顿环。 (2) 接通钠光灯电源，放置牛顿环仪于移测显微镜载物台上，调节移测显微镜的镜筒， 使物镜端的 45o 反射镜接近牛顿环、并将载物台下面反光镜挡光。 （3）用眼睛观察目镜，旋转调节 45o 反射镜，使钠黄光能充满整个显微镜视场。 （4）调节显微镜目镜看清叉丝，然后调节显微镜调焦旋钮，对干涉圆环调焦，并使叉 丝和圆环像之间无视差（注意：调焦时，镜筒只能由下向上调节，以免碰伤牛顿环），此时 观察到的可能是一些圆弧。 （5）用手移动牛顿环仪，使十字叉丝中心交点处于牛顿环的中心。 （6）转动鼓轮，定性观察待测的各圆环左右是否都清晰，并且都是否在移测显微镜主 尺的读取范围之内，否则，要重新用手移动牛顿环，使待测各环左右都在主尺的读数范围 内。 2．定量测量 由公式知，为待测半径，为钠光波长，、均为常数，若（m-n）为一确定值（实验中，m-n=10），则也为一常数，即凡是级数相差为10的两暗环，它们直径的平方差应该不变。为此，为了测量方便和提高测量精度可以相继测出各环直径，再用逐差法处理数据，具体做法如下： （1）如测试光路图所示，用眼睛观察目镜，用手移动牛顿环，使叉丝十字交点大致位于牛顿环中心。 （2）开始测量读数： ①为避免螺旋空程引入误差，在整个测量过程中，鼓轮只能沿一个方向转动，不许反 转。若有反转，全部数据作废，需重新进行测量。正确的操作方法是：用眼睛观察目镜， 顺时针（或反时针）转动鼓轮，使叉丝向左（或向右）移动，边转动鼓轮边读环数，如果 需从 20 环暗环读数，叉丝至少要压着 25 环后再反转鼓轮，使叉丝向反方向移动，叉丝反向移动引入的空程误差在不测量读数的环数中进行。 ②叉丝反向移动后，退到20环暗环时，使竖直叉丝压着20环暗环中心时开始读数， 在移测显微镜主尺上读整数，在鼓轮上读小数，单位为毫米，且估读到千分位，记为，分别读出……后，……不读数，当竖直叉丝压着左第 10 环暗环中心时，又开始读数……。继续转动鼓轮，使叉丝越过干涉圆环中心，再分别读出……及……。将数据记录于表格中。 （四）、数据记录和处理 1．数据记录表格 牛顿环编号 环的级数 m 20 19 18 17 16 平 均 环的位置 （mm） 左 29.150 29.047 28.940 28.840 28.731 右 20.041 20.148 20.250 20.360 20.475 环的直径（mm） Dm 9.109 8.899 8.690 8.480 8.256 环的级数 n 10 9 8 7 6 环的位置 （mm） 左 27.992 27.852 27.700 27.545 27.375 右 21.222 21.367 21.512 21.678 21.841 环的直径（mm） 6.770 6.485 6.185 5.867 5.534 82.974 79.192 75.516 71.910 68.162 45.833 42.055 38.254 34.422 30.625 37.141 37.137 37.262 37.488 37.537 37.313 2．数据处理：利用公式计算出曲率半径的平均值，不确定度(并写出结果表达式 在这里我们视 为逐