实验八-牛顿环与劈尖干涉.课件.ppt
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- 关 键 词:
- 实验 牛顿 干涉 课件
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1、实验八 牛顿环与劈尖干涉目的1掌握用牛顿环测定透镜曲率半径的方法;2掌握用劈尖干涉测定细丝直径(或薄片厚度)的方法;3通过实验加深对等厚干涉原理的理解仪器和用具 钠灯、移测显微镜、牛顿环仪、劈尖v原理v 牛顿环仪是由待测平凸透镜L和磨光的平玻璃板P叠合安装在金属框架F中构成的框架边上有三个螺旋H,用以调节L和P之间的接触,以改变干涉环纹的形状和位置调节H时,不可旋得过紧,以免接触压力过大引起透镜弹性形变,甚至损坏透镜v当一曲率半径很大的平凸透镜的凸面与一平玻璃板相接触时,在透镜的凸面与平玻璃板之间形成一空气薄膜,薄膜中心处的厚度为零,愈向边缘愈厚,离接触点等距离的地方,空气膜的厚度相同,如图8
2、2所示,v若以波长为 的单色平行光投射到这种装置上,则由空气膜上下表面反射的光波将在空气膜附近互相干涉,两束光的光程差将随空气膜厚度的变化而变化,空气膜厚度相同处反射的两束光具有相同的光程差,形成的干涉条纹为膜的等厚各点的轨迹,这种干涉是一种等厚干涉 v在反射方向观察时,将看到一组以接触点为中心的亮暗相间的圆环形干涉条纹,而且中心是一暗斑图83(a);如果在透射方向观察,则看到的干涉环纹与反射光的干涉环纹的光强分布恰成互补,中心是亮斑,原来的亮环处变为暗环,暗环处变为亮环图83(b),这种干涉现象最早为牛顿所发现,故称为牛顿环 v 在图82中,R为透镜的曲率半径,形成的第m级干涉暗条纹的半径为
3、 ,第m级干涉亮条纹的半径为 ,不难证明:v (81)v (82) mrmrmRrm2) 12(Rmrmv 以上两式表明,当 已知时,只要测出第m级暗环(或亮环)的半径,即可算出透镜的曲率半径R;相反,当R已知时,即可算出 但是,由于两接触面之间难免附着尘埃以及在接触时难免发生弹性形变,因而接触处不可能是一个几何点,而是一个圆斑,所以近圆心处环纹粗且模糊,以致难以确切判定环纹的干涉级数m,即干涉环纹的级数和序数不一定一致v因而利用式(81)或式(82)来测量R实际上也就成为不可能为了避免这一困难并减少误差,必须测量距中心较远的、比较清晰的两个环纹的半径,例如测出第m1个和第m2个暗环(或亮环)
4、的半径(这里m1、m2均为环序数,不一定是干涉级数,若设j为干涉级修正值,则它们的干涉级数分别为m1+j和m2+j),因而式(81)应修正为 v v (83) Rjmrm)(2v于是 v (84)v上式表明,任意两干涉环的半径平方差和干涉级及环序数无关,而只与两个环的序数之差(m2一m1)有关因此,只要精确测定两个环的半径,由两个半径的平方差值就可准确地算出透镜的曲率半径R, RmmRjmjmrrmm)()()(12122212v即v (85)v由式(83)还可以看出, 与m成直线关系,如图84所示,其斜率为R 因此,也可以测出一组暗环(或亮环)的半径 和它们相应的环序数m,作 一m的关系曲线
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