等厚干涉實驗-牛頓環(huán)-大學物理實驗.ppt

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等厚干涉實驗 牛頓環(huán) 大學物理實驗 主要內容 簡介 牛頓環(huán)是一種光的等厚干涉現(xiàn)象 牛頓對牛頓環(huán)作了精確的定量測定 可以說已經(jīng)走到了光的波動說的邊緣 但由于過分偏愛他的微粒說 始終無法正確解釋這個現(xiàn)象 直到19世紀初 英國科學家托馬斯 楊才用光的波動說完滿的解釋了牛頓環(huán)現(xiàn)象 實驗目的 觀察牛頓環(huán)干涉條紋的特點 加深對光的波動性的認識 掌握利用牛頓環(huán)測量平凸透鏡曲率半徑的方法 學習使用讀數(shù)顯微鏡 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上 介質上下表面反射的光會在膜表面處發(fā)生干涉 介質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 遇到波疏介質反射 反射點入射波與反射波有相同的相位 波由波密介質反射 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頓發(fā)現(xiàn) 所以稱為牛頓環(huán) Newton ring 返回 儀器介紹 讀數(shù)顯微鏡鈉燈平凸透鏡 讀數(shù)顯微鏡 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 鈉光燈是一種氣體放電燈 在放電管內充有金屬鈉和氬氣 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 平凸透鏡與平板玻璃組合成牛頓環(huán)實驗樣品 實驗內容 實驗公式 測量牛頓環(huán)直徑 計算平凸透鏡曲率半徑R 實驗公式 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 其中后一項是 半波損失 光程差為 2k 1 2處為干涉暗條紋 得到曲率半徑計算公式 操作要點 儀器布置觀測牛頓環(huán)測量直徑 儀器布置 觀測牛頓環(huán) 光源對準目鏡筒上的45 平板玻璃 調節(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 調節(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 看清牛頓干涉環(huán) 測量牛頓環(huán)直徑 取m 30 n 15 橫向改變顯微鏡筒位置 使叉絲由第30圈外向第30圈移動直至叉絲交點與之重合 讀取C30 繼續(xù)朝同一方向移動叉絲至第15圈讀取C15 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C 15 C 30 將牛頓環(huán)旋轉若干角度 重復以上測量 數(shù)據(jù)處理 數(shù)據(jù)記錄 自行設計表格 曲率半徑計算不確定度評定 曲率半徑計算 不確定度評定 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 不確定度有效數(shù)字取1位