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1、牛顿环干涉,Fundamental physics experiment,牛顿环简介,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环，用单色光照射，则出现明暗相间的单色圆环。这是由于光的干涉造成的，这种光学现象被称为“牛顿环”。,内 容,实验目的,1. 观察等厚现象，考察其特点。 2. 掌握一种测量透镜曲率半径的方法。 3. 学习使用读数显微镜。,实验仪器,读数显微镜 钠灯 牛顿环,钠光灯,钠
2、光灯是一种气体放电灯。在放电管内充有金属钠和氩气。开启电源的瞬间，氩气放电发出粉红色的光。氩气放电后金属钠被蒸发并放电发出黄色光。 钠光在可见光范围内两条谱线的波长分别为589.6nm和589.0nm。这两条谱线很接近，所以可以把它视为单色光源，并取其平均值589.3nm为波长。,实验仪器,读数显微镜,目镜,物镜,上下移动旋钮,水平移动旋钮,读数标尺,读数盘,实验仪器,牛顿环,平凸透镜与平板玻璃组合成牛顿环实验样品。,实验仪器,牛顿环,将一曲率半径相当大的平凸玻璃透镜放在一平面玻璃的上面，则在两者之间形成一个厚度随直径变化的空气隙。 空气隙的等厚干涉条纹是一组明暗相间的同心环。该干涉条纹最早被
3、牛顿发现，所以称为牛顿环。,实验仪器,空气薄层中，任一厚度e处上下表面反射光的干涉条件：,实验原理,各级明、暗干涉条纹的半径：,如波长已知，可用此法求出透镜曲率半径； 反之亦然。,实验原理,实验内容与要求,1. 光源对准目镜筒上的45平板玻璃，调节平板玻璃方向，使光垂直照在平凸透镜装置上。此时通过目镜可以看到明亮的黄色背景。 2. 被测物体放到载物平台上，调节目镜清晰地看到十字叉丝，然后由下向上移动显微镜镜筒（为防止压坏被测物体和物镜，不得由上向下移动！），看清牛顿干涉环。,实验内容与要求,3. 取m=15，n=5。横向改变显微镜筒位置，使叉丝由第15圈外向第15圈移动直至叉丝交点与之重合，读
4、取C15，继续朝同一方向移动叉丝至第5圈读取C5 ；仍按原方向移动叉丝（为防止产生空程差），越过中央暗环，按同样方法读取C5 、C15 。 4. 将牛顿环旋转若干角度，重复以上测量共6次。,单位：mm,牛顿环数据记录表,数据记录和处理,注意事项,1.调节显微镜的焦距时，应使物镜筒从待测物移开，使物镜筒自下而上地调节。严禁将镜筒反向调节，以免碰伤和损坏物镜和待测物。,2.在整个测量过程中，十字叉丝中的一条线必须与主尺平行，十字叉丝的走向应与待测物的两个位置连线平行，同时不要将待测物移动。,3.测量中的测微鼓轮只能向一个方向转动，以防因螺纹中的空程而引起的误差。,1是否可以用弦长取代牛顿环直径？ 2. 用同样的方法能否测定凹透镜的曲率半径。,思考题,Thank You !,