1、干預法測微小量段心蕊PB05000826九號臺、實驗目的：學習、掌握利用光的干預原理檢驗光學元件外表幾何特征的方法O、實驗原理：用牛頓環測平凸透鏡的曲率半徑如下圖,光束1、2干預,全部光束在一起,產生牛頓環1、2兩束光的光程差為2-2V|11第m個喑環處2m-(2m2mm又R2rm(Rm)2,Imm2Rmm722rrrmm©1)-,m0,1,2,322mR2mR我們可由人求R或由R求入雅品球0川但由于m不易測準,直徑Dm,Dm4mRRDmnDmR4n且實驗者無法看由暗環真正所處的級數,故測其中n可以觀察由來Dmn4(mn)R從而可以計算透鏡的曲率半徑R三、實驗儀器:顯微鏡、平凸透鏡、

2、顯示器、玻璃片、鈉光燈.四、實驗內容1觀察牛頓環(1)將牛頓環儀按圖所示放置在讀數顯微鏡鏡筒和入射光調節木架的玻璃片的下方,木架上的透鏡要正對著鈉光燈窗口,調節玻璃片角度,使通過顯微鏡目鏡觀察時視場最亮O(2)調節目鏡,看清目鏡視場的十字叉絲后,使顯微鏡筒下降到接近玻璃片,然后緩慢上升,直到觀察到干預條紋,再微調玻璃片角度及顯微鏡,使條紋更清楚.2測牛頓環直徑(1)使顯微鏡的十字叉絲交點與牛頓環中央重合,并使水平方向的叉絲與標尺平行(與顯微鏡筒移動方向平行).(2)轉動顯微鏡測微豉輪,使顯微鏡筒沿一個方向移動,同時數由十字叉絲豎絲移過的暗環數,直到豎絲與第65環相切為止.(3)反向轉動豉輪,當

3、豎絲與第60環相切時,記錄讀數顯微鏡上的位置讀數d60,然后繼續轉動豉輪,使豎絲依次與第50、40、30、20、10環相切,順次記下讀數d50,d40,d30,d20,di.(4)繼續轉動豉輪,越過干預圓環中央,記下豎絲依次與另一邊的10、20、30、40、50、60環相切時的讀數d'i0、d'20、d30、d40、d'50、d60.重復測量兩次,共測兩組數據.3用逐差法處理數據第60環的直徑d60|d60d'60,同理,可求由D50、D40jDi0,取n=30,求生Dm30Dm,計算R和R的標準差.五、實驗數據與分析:6050403020I0di(mm)30.

4、6I430.II229.59629.00228.30327.398di,(mm)I9.383I9.84I20.37220.942I.6322.524Di(mm)II.23II0.27I9.2248.0626.6734.874d2(mm)I9.446I9.93220.4372I.0382i.7i22.594d2(mm)30.70830.23829.7I829.I3728.42827.58ID2(mm)II.262I0.3069.28I8.0996.7I84.987d3(mm)30.62830.I7929.63229.05228.3727.494d3(mm)I9.384I9.84220.36620

5、.9432I.62822.509D3(mm)II.244I0.3379.2668.I096.7424.985D(mm)ii.24567I0.304679.2578.096.7ii4.948667希品W0川-mDi,m+30(mm)Di,m(mm)Di2m30D；m(mm2)D2,m+30(mm)D2,m(mm)222、D2,m30D2,m(mm)D3,m+30(mm)D3,m(mm)22,2、D3,m30D3,m(mm)Dm30Dm(mm2)30201011.23110.2719.2248.0626.6734.87461.1395260.9645161.326311.26210.3069.28

6、18.0996.7184.98761.2388461.0821161.2667911.24410.3379.2668.1096.7424.98560.6716661.3990161.0085361.0166761.1485461.200541對Dm與Dm30進行數據分析：測量時使用的是分度值為0.01mm的豉輪儀0.004mm由于其最小刻度為0.01mm,所以估0.005mm22B飛儀估uB旦0.00213mm(1) m=10時3Di,m平均值：Dm1dmm4.949mmm3一3Di,mDm標準差：Dm0.064671mmA類不確定度：uDmA-Dm器品tp=1.32那么修正后的合成不確定度為

7、u0.68(Dm)JtpuDmA2uB(p=0.68)Uo.95(Dm)2Uo.68(Dm)0.098664mm(p=0.95)(2) m=20時3Di,m平均值：DmUmm6.711mm33標準差:DmDi,mDmi10.035029mm31A類不確定度:DmUDmA3tp=1.32那么修正后的合成不確定度為u068(Dm)JtpUDA2u2(p=0.68)0.68mpDmABU0.95(Dm)2u0.68(Dm)0.053561mm(p=0.95)(3)m=30時平均值：Dm3Di,mmm8.090mm3標準差:Dm3Di,mDmi10.024759mm31A類不確定度:UDmADm3tp

8、=1.32那么修正后的合成不確定度為u068(Dm)JtpUDA2U|2(p=0.68)0.68mpDmABu0.95(Dm)2u0.68(Dm)0.037977mm(p=0.95)(4)m=40時平均值:Dm3Di,mi-1mm39.257mm標準差:Dm3Di,mDmi1310.029547mmA類不確定度：uDmADmtp=1.32那么修正后的合成不確定度為22u0.68(Dm)tpuDmAuB(p=0.68)u0.95(Dm)2u0.68(Dm)0.045236mm(p=0.95)(5)m=50時平均值:Dm3Di,mimm10.305mm3標準差:Dm3Di,mH13"Dm

9、0.033020mmA類不確定度：uDmADmtp=1.32(p=0.68)那么修正后的合成不確定度為u068(Dm)JtpUDA2uBmipmu0.95(Dm)2u0.68(Dm)0.050509mm(p=0.95)(6)m=60時平均值:Dm3Di,mi-1mm311.246mm標準差:3Di,mDm.3Dm0.015567mmA類不確定度：UDmADmtp=1.32那么修正后的合成不確定度為2U0.68(Dm)tpUDmAuB(p=0.68)U0.95(Dm)2u0.68(Dm)0.024107mm(p=0.95)2對R進行數據分析:RDmnDm4n取對數lnRm求微分dRmRmD2ln

10、Dm_ji_4ndDmnDmnDmDmDmlnDmnDmln4n2DmndD2D2D2mnm2Dm2D2D2dDmmnm系數取絕對值并改成不確定度符號URmRm_2Dmn_DmnDm_2Dm_DmnDmUdm最后寫成標準差公式URmRm2DmnD2mD2UDmmnm2Dmmu-D2D2mmnmRmURm2DmnD2D2-mmnm2DmuDmnDmDm0.021021D2D2-mnm0.865441m4n(2) m=20時Rm-2-2“m0.864705m4nURm2Dmnu-mn-m-m2Dm99uDD2D2mmnm0.020689(3) m=30時Rm-2n-2-mm0.862841m4nU

11、Rm2DmnuMDmnDmDm2Dm22uDD2d2mmnm0.013431所以R10R20R300.8643m八、uRRuRuR10uR20uR30R10R20R300.015859m所以透鏡的曲率半徑誤差分析:0.018380R0.8628410.015859m測量儀器在正常使用過程中測量環境和儀器性能隨機漲落的影響.2由于屏幕的光線問題,導致實驗者所觀察的十字叉絲與牛頓暗環的相希品田0川-對位置有偏差,從而導致誤差.3由于m越大,暗環越緊密,實驗者數錯暗環數,從而導致誤差.七、考前須知：反向轉動豉輪前,一定先轉到第65環,再轉回來.八、思考題：1.參看圖721-6,從空氣膜上下外表反射的光線相遇在D處發生相干,其光程差為ABBCCDAD2為什么式1寫2?2圖7.2JY福千光的程弟答：由于空氣折射率n1故ABBCCDDA所以ABBCCDAD2一222.牛頓環的中央級次是多少？是亮斑還是暗斑？你實驗用的牛頓環中央是亮還是暗？為什么？