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1、用牛顿环测定透镜的曲率半径,实验02,同济大学物理实验室,光的等厚干涉牛顿环、劈尖,1.干涉条纹的成因及特点 2.牛顿环测定透镜曲率半径原理 3.读数显微镜的调整和使用 4.牛顿环透镜组 5.实验内容与数据处理 6.误差分析,同济大学物理实验室,17世纪初，物理学家牛顿在考察肥皂泡及其他薄膜干涉现象时，把一个玻璃三棱镜压在一个曲率已知的透镜上，偶然发现 干涉圆环，并对此进行了实验观测和研究。,他发现，用一个曲率半径大的凸透镜和一个平面玻璃相接触，用白光照射时，其接触点出现明暗相间的同心彩色圆圈，用单色光照射，则出现明暗相间的单色圆圈。 这是由于光的干涉造成的，这种光学现象被称为“牛顿环”。,同
2、济大学物理实验室,托马斯杨是波动光学的奠基者之一。 他发现利用透明物质薄片同样可以观察到干涉现象，进而引导他对牛顿环进行研究，他用自己创建的干涉原理解释牛顿环的成因和薄膜的彩色， 并第一个近似地测定了七种色的光的波长，从而完全确认了光的周期性，为光的波动理论找到了又一个强有力的证据。,同济大学物理实验室,牛顿环干涉条纹的成因,同济大学物理实验室,牛顿环干涉条纹的特点,1.分振幅、等厚干涉； 2.明暗相间的同心圆环； 3.级次中心低、边缘高； 4.间隔中心疏、边缘密； 5.同级干涉，波长越短, 条纹越靠近中心。,同济大学物理实验室,牛顿环测透镜曲率半径的原理,同济大学物理实验室,读数显微镜,读数
3、显微镜由显微镜与移动测量装置组成,显微镜由目镜、分划板和短焦距物镜组成,同济大学物理实验室,读数显微镜的成像光路,同济大学物理实验室,显微镜调焦第一步：旋转目镜,目镜,物镜,叉丝平面,明视距离,使十字叉丝成象在明视距离处,同济大学物理实验室,显微镜调焦第二步：调节升降螺旋,使物成象在与叉丝象相同的平面上,同济大学物理实验室,读数显微镜的视差,成因：叉丝与物的象不共面 消除方法：仔细调焦,同济大学物理实验室,读数显微镜的空程误差,属系统误差，由螺母与螺杆间的间隙造成；消除方法：测量时只往同一方向转动螺尺,同济大学物理实验室,牛顿环透镜组合,用凸凹透镜组合,R1,用凸凸透镜组合,用凹凹透镜组合,同
4、济大学物理实验室,牛顿环的应用,牛顿环等厚干涉条纹的形状反映了两个光学表明间距变化情况。利用牛顿环可以检测光学球面（或平面）的加工质量。 根据本实验原理，已知曲率半径的牛顿环可测定单色光的波长。 在牛顿环仪的镜面充满透明的液体光学介质，就可以测量其折射率n,同济大学物理实验室,实验内容,1.启动钠光灯电源。 2.调节牛顿环装置。 3.前后左后移动读数显微镜，也可轻轻转动镜筒上的 反光玻璃。 直至眼睛看到显微镜视场较亮. 4.用显微镜观察干涉条纹。 5.调节目镜看清目镜筒中的叉丝 6.转动测微鼓轮，使十字叉丝交点接近牛顿环中心. 7.转动测微鼓轮使叉丝超过第33环，然后倒回到 30环开始读数.依次记录从左3021, 右2130各环相对位置读数. 8.计算结果.,同济大学物理实验室,实验数据的处理方法,逐差法 加权平均逐差法 最小二乘法 作图法,同济大学物理实验室,误差的主要来源与分析,1.条纹的定位精度（偶然误差） 定位误差的大小在条纹宽度的1/51/10。 解决办法：取级次较高的环进行测量。 2.叉丝不平的影响（系统误差） 显微镜叉丝与显微镜移动方向不平行产生的误差。 解决办法：改直径测量为弦长测量。 3.平凸透镜的不稳定性（偶然误差/系统误差） 由固定螺丝的松紧度不同造成。 解决办法：镜间加很薄的环形垫圈进行固定。,同济大学物理实验室,制作：同济大学物理实验室 倪 晨,