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1、等 厚 干 涉 實 驗大 學 物 理 實 驗 等 厚 干 涉 實 驗名詞解釋儀器介紹實驗內(nèi)容操作要點數(shù)據(jù)處理問題思考 名詞解釋等 厚 干 涉半 波 損 失牛 頓 環(huán) 返 回 目 錄 頁 等 厚 干 涉平 行 光 照 射 到 薄 介 質(zhì) 上 ， 介 質(zhì)上 下 表 面 反 射 的 光 會 在 膜 表 面 處 發(fā)生 干 涉 。 介 質(zhì) 厚 度 相 等 處 的 兩 束 反射 光 有 相 同 的 相 位 差 ， 也 就 具 有 相同 的 干 涉 光 強 度 ， 這 就 是 等 厚 干 涉 。 返 回 半 波 損 失 波 傳 播 過 程 中 ， 遇 到 波 疏介 質(zhì) 反 射 ， 反 射 點 入 射 波 與
2、 反 射 波有 相 同 的 相 位 。 波 由 波 密 介 質(zhì) 反 射 ，反 射 點 入 射 波 與 反 射 波 的 相 位 差 ，光 程 差 為 /2， 即 產(chǎn) 生 了 半 波 損 失 。對 光 波 說 ， 來 自 大 折 射 率 介 質(zhì) 的反 射 具 有 半 波 損 失 。 返 回 牛 頓 環(huán)將 一 曲 率 半 徑 相當 大 的 平 凸 玻 璃 透 鏡 放在 一 平 面 玻 璃 的 上 面 ，則 在 兩 者 之 間 形 成 一 個厚 度 隨 直 徑 變 化 的 空 氣隙 。 空 氣 隙 的 等 厚 干涉 條 紋 是 一 組 明 暗 相 間的 同 心 環(huán) 。 該 干 涉 條 紋最 早 被 牛
3、 頓 發(fā) 現(xiàn) ， 所 以稱 為 牛 頓 環(huán) （ Newton -ring） 返 回牛頓環(huán) 當 一 束 平 行 單 色 光 垂 直入 射 時 ， 由 空 氣 層 上 下表 面 反 射 的 光 將 在 空 氣層 上 表 面 處 發(fā) 生 干 涉 ，形 成 一 組 平 行 于 交 棱 的明 暗 相 間 、 等 間 距 的 直條 紋 。L d 返 回 儀器介紹讀 數(shù) 顯 微 鏡鈉 燈平 凸 透 鏡劈 尖 返 回 目 錄 頁 讀 數(shù) 顯 微 鏡 返 回 目 鏡 物 鏡上 下 移 動 旋 鈕水 平 移 動 旋 鈕讀 數(shù) 標 尺讀 數(shù) 盤 鈉 燈 返 回 鈉 光 燈 是 一 種 氣 體 放 電 燈 。 在 放
4、 電 管 內(nèi) 充有 金 屬 鈉 和 氬 氣 。 開 啟 電 源 的 瞬 間 ， 氬 氣 放電 發(fā) 出 粉 紅 色 的 光 。 氬 氣 放 電 后 金 屬 鈉 被 蒸發(fā) 并 放 電 發(fā) 出 黃 色 光 。 鈉 光 在 可 見 光 范 圍 內(nèi) 兩 條 譜 線 的 波 長 分 別為 589.59nm和 589.00nm。 這 兩 條 譜 線 很 接 近 ，所 以 可 以 把 它 視 為 單 色 光 源 ， 并 取 其 平 均 值589.30nm為 波 長 。 平 凸 透 鏡 返 回 平 凸 透 鏡 與 平 板 玻 璃 組 合 成 牛 頓 環(huán) 實 驗 樣品 。 平 凸 透 鏡平 板 玻 璃 劈 尖 返
5、 回成 實 驗 樣 品 。 平 板 玻 璃平 板 玻 璃薄 紙 片 實驗內(nèi)容實 驗 公 式 1.牛 頓 環(huán) 2.劈 尖 返 回 目 錄 頁 1. 2. 1.牛 頓 環(huán) 返 回 在 空 氣 厚 度 為 e的 地 方 ，上 下 表 面 反 射 的 光 的 光 程差 為 2e+/2， 光 程 差 為(2k+1) /2處 為 干 涉 暗 條 紋 ，得 到 曲 率 半 徑 計 算 公 式 ： AB er R C O )(4)( 2222 nm DDnm rrR nmnm 2.劈 尖 返 回條 紋 ， 又 由得 到 薄 紙 片 厚 度 的 計 算公 式 ： 操作要點儀 器 布 置觀 測 干 涉 條 紋測
6、量 直 徑測 量 薄 紙 片 厚 度 返 回 目 錄 頁 儀 器 布 置 返 回 觀 測 牛 頓 環(huán) 和 劈 尖 干 涉 條 紋 返 回光 源 對 準 目 鏡 筒 上 的 45 平 板 玻 璃 ， 調(diào) 節(jié) 平板 玻 璃 方 向 ， 使 光 垂 直 照 在 平 凸 透 鏡 裝 置 上 。此 時 通 過 目 鏡 可 以 看 到 明 亮 的 黃 色 背 景 。被 測 物 體 放 到 載 物 平 臺 上 ， 調(diào) 節(jié) 目 鏡 清 晰 地看 到 十 字 叉 絲 ， 然 后 由 下 向 上 移 動 顯 微 鏡 鏡 筒（ 為 防 止 壓 壞 被 測 物 體 和 物 鏡 ， 不 得 由 上 向 下移 動 ！ ）
7、 ， 看 清 牛 頓 干 涉 環(huán) 。用 同 樣 的 方 法 觀 察 劈 尖 干 涉 的 條 紋 。 測 量 牛 頓 環(huán) 直 徑 返 回取 m=15， n=5。 橫 向 改 變 顯 微 鏡 筒 位 置 ，使 叉 絲 由 第 15圈 外 向 第 15圈 移 動 直 至 叉 絲交 點 與 之 重 合 ， 讀 取 C15， 繼 續(xù) 朝 同 一 方 向移 動 叉 絲 至 第 5圈 讀 取 C5 ； 仍 按 原 方 向 移 動叉 絲 （ 為 防 止 產(chǎn) 生 空 程 差 ） ， 越 過 中 央 暗環(huán) ， 按 同 樣 方 法 讀 取 C5 、 C15 。 將 牛 頓 環(huán) 旋 轉(zhuǎn) 若 干 角 度 ， 重 復 以
8、 上 測 量 共6次 。 測 量 薄 紙 片 厚 度 返 回由 于 相 鄰 條 紋 之 間 的 距 離 很 小 ， 為 了 減 小測 量 誤 差 ， 通 常 測 量 n條 干 涉 暗 條 紋 之 間 的距 離 。 取 n=10， 橫 向 改 變 顯 微 鏡 筒 位 置 ， 使叉 絲 與 某 級 暗 紋 重 合 讀 取 X0 ,繼 續(xù) 朝 同 一 方向 移 動 叉 絲 ,每 隔 10條 暗 紋 依 次 讀 取 X1，X2， ， X5。測 量 交 棱 到 紙 邊 的 距 離 L， 重 復 測 5次 。 數(shù)據(jù)處理數(shù) 據(jù) 記 錄曲 率 半 徑 計 算不 確 定 度 評 定 返 回 目 錄 頁 數(shù) 據(jù)
9、記 錄 表 格 下 一 頁次 數(shù) 1 2 3 4 5 6C15C5C15C5D15D5 單 位 ： mm1. 牛 頓 環(huán) 返 回次 數(shù) 0 1 2 3 4 5Xi XL始L末L 單 位 ： mm 2.劈 尖 干 涉 曲 率 半 徑 計 算 返 回 )(4 22 nm DDR nm 薄 紙 片 厚 度 的 計 算 L xn2d 不 確 定 度 評 定 返 回 先 分 別 計 算 u(D15) 和 u(D5),其 中 B類 不 確定 度 均 可 取 。 由 傳 遞 關 系 計 算 R的 不 確 定 度 。 用 同 樣 的 方 法 計 算 d的 不 確 定 度 。 不 確 定 度 有 效 數(shù) 字 取 1位 。301.0 問題思考（ 1） 有 時 牛 頓 環(huán) 中 央 是 一 亮 斑 ， 這是 由 于 平 凸 透 鏡 與 平 板 玻 璃 沒 有 緊 密 接觸 而 致 。 試 進 行 理 論 分 析 ， 并 推 導 此 時的 曲 率 半 徑 計 算 公 式 。（ 2） 劈 尖 的 夾 角 的 正 弦 ， 試 討 論 當夾 角 變 化 時 ， 干 涉 條 紋 的 疏 密 的 變 化 。返 回 目 錄 頁
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