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实验名称】 等厚干涉现象的研究实验目的】观察等厚干涉现象,用干涉法测量透镜表面的曲率半径 【实验原理】 一个曲率半径很大的平凸透镜,以其凸面朝下,放在一块平面玻璃板上(如附 图 9 ),二者之间形成一层厚度由零逐渐增大的空气膜,若对透镜投射单色光,则空 气膜下缘面与上缘面反射的光就会互相干涉。从透镜上看到的干涉花样是以玻璃接 触点为中心的一组中央疏,边缘密的明暗相间的同心圆环条纹,这就是牛顿环。它 是等厚干涉,与接触点等距离的空气厚度是相同的。入慨附图9从附图9来看,设透镜的曲率半径为R,与接触点O相距为r处的膜厚为d,其中几何关系为:因Rd,所以d2可略去,得:光线应是垂直入射的,计算光程差时还要考虑光波在平面玻璃上反射会有半波损失,从而带来入/2的附加光程差,所以总的光程差为:=;-b =+(111=03.2.)产生暗环的条件是:其中 m 干涉条纹的级数综合上面的式子可得到第 m 级暗 环半径为从此式可见,只要波长A为已知,测量出第m级暗环半径r ,即可得出平凸透m镜的曲率半径R值。但是由于两镜面接触点之间难免存在着细微的尘埃,使光程差 产生难以确定的变化,中央暗点就可变成亮点或若明若暗。再者,接触压力引起玻 璃的变形会使接触点扩大成一个接触面,以致接近圆心处的干涉条纹也是宽阔而模 糊的。这就给M带来某种程度的不确定性。为了求得比较准确的测量结果,可以用两个暗环半径r和r的平方差来计算曲率半径R。因m n两式相减得厂二金 S所以:八因m和n有着相同的不确定程度,利用m-n这一相对性测量恰好消除了由绝对 测量的不确定性带来的误差。实验仪器及器材】1、钠光灯2、半透半反镜3、二维调整架: SZ-074、牛顿环5、牛顿环直立架: SZ-346、读数显微镜架 : SZ-387、读数显微镜8、三维底座: SZ-019、通用底座: SZ-0410、一维底座: SZ-03实验内容及步骤】1、调节牛顿环装置三个螺钉,使接触点O大致在中心,螺钉的松紧程度合适, 太松则接触点不稳定,太紧则将镜压碎,将牛顿环置于牛顿环直立架上。2、把全部器件按图十三的顺序摆放在平台上,靠拢后目测调至共轴。3、点亮钠光灯,使钠光垂直射到半透半反镜上,调节半透半反镜的角度和位置。 此时显微镜上看到明亮的视场,前后移动显微镜就可观察到等厚干涉同心 圆环。4、可用测微目镜的鼓轮测出K=20、15、10、5牛顿环直径,用环差法:m-n=5,再由已知波长2=5893和公式 2 ;-厂可求得牛顿环透镜 的曲率半径R,R和R,三个值求平均就可以得出牛顿环的曲(20-15)(15-10)(10 5)率半径R的大小。实验要求】注意事项】
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