用牛頓環(huán)測(cè)定透鏡的曲率半徑用牛頓環(huán)測(cè)定透鏡的曲率半徑牛頓環(huán)簡(jiǎn)介1675年牛頓在制作天文望遠(yuǎn)鏡是，偶然將望遠(yuǎn)鏡放在平板玻璃上，發(fā)現(xiàn)許多同心圓花樣，后人稱牛頓環(huán)。但是，由于牛頓主張微粒說（光的干涉是光波動(dòng)性的一種表現(xiàn)）未能對(duì)該現(xiàn)象作出解釋。指導(dǎo)19世紀(jì)初，英國(guó)科學(xué)家托馬斯·楊采用光的波動(dòng)學(xué)說解釋了牛頓環(huán)現(xiàn)象。牛頓環(huán)簡(jiǎn)介1675年牛頓在制作天文望遠(yuǎn)鏡是，偶牛頓環(huán)是一種分振幅方法實(shí)現(xiàn)的等厚干涉現(xiàn)象。在一塊玻璃上，放一曲率半徑很大的平凸透鏡，用單色光照射透鏡與玻璃片，就可以觀察到一些明暗相間的同心圓環(huán)，圓環(huán)分布是內(nèi)疏外密，圓心在接觸點(diǎn)。從反射的方向看到的中心為暗紋，透射方向觀察中心為明紋。如果用白光照射，可觀察到彩色條紋。牛頓環(huán)是一種分振幅方法實(shí)現(xiàn)的等厚干涉現(xiàn)象。等厚干涉應(yīng)用

科學(xué)研究和工程技術(shù)上廣泛應(yīng)用等厚干涉現(xiàn)象。如，測(cè)量光的波長(zhǎng)，微小長(zhǎng)度變化，檢驗(yàn)工件表面光潔度等。

本實(shí)驗(yàn)應(yīng)用牛頓環(huán)干涉測(cè)量平凸透鏡的曲率半徑。等厚干涉應(yīng)用科學(xué)研究和工程技術(shù)上廣泛應(yīng)用等厚干實(shí)驗(yàn)?zāi)康?.觀察光的等厚干涉現(xiàn)象，加深對(duì)光的干涉原理的理解；2.學(xué)習(xí)利用干涉現(xiàn)象測(cè)量某些物理量的方法。實(shí)驗(yàn)?zāi)康?.觀察光的等厚干涉現(xiàn)象，加深對(duì)光的干涉原理的理解；實(shí)驗(yàn)儀器移測(cè)顯微鏡牛頓環(huán)儀鈉光燈劈尖實(shí)驗(yàn)儀器移測(cè)顯微鏡讀數(shù)顯微鏡(P25)目鏡物鏡調(diào)焦手輪測(cè)微手輪讀數(shù)標(biāo)尺讀數(shù)顯微鏡鎖緊螺釘作用：1.成放大的虛像進(jìn)行觀察2.精密測(cè)量被測(cè)物大小。構(gòu)成：目鏡、物鏡、十字叉絲。用法:1.調(diào)節(jié)目鏡，使十字叉絲清晰并豎直；2.調(diào)節(jié)調(diào)焦手輪，在目鏡中觀察，使被測(cè)物成像清晰。3.轉(zhuǎn)動(dòng)測(cè)微手輪，使十字叉絲對(duì)準(zhǔn)被測(cè)物體起點(diǎn)，移動(dòng)測(cè)微手輪一次對(duì)準(zhǔn)被測(cè)物像上的兩個(gè)位置，讀出相應(yīng)的讀數(shù)，則兩者之差即為被測(cè)物兩位之間距離。讀數(shù)顯微鏡(P25)目鏡物鏡調(diào)焦手輪測(cè)微手輪讀數(shù)標(biāo)尺讀數(shù)顯微牛頓環(huán)儀平凸透鏡平玻璃板螺釘螺釘空氣薄膜1.構(gòu)成：待測(cè)平凸透鏡+平玻璃片疊合裝在金屬框架中。2.用法：框架上有3個(gè)調(diào)節(jié)螺絲，可以改變干涉條紋的形狀和位置，注意不可調(diào)節(jié)過緊，以免造成變形甚至損壞。牛頓環(huán)儀平凸透鏡平玻璃板螺釘螺釘空氣薄膜1.構(gòu)成：待測(cè)平凸組成：鈉光燈燈管有兩層玻璃泡，莊有少量的氬氣和鈉。通電時(shí)燈絲加熱，氬氣放出淡紫光，鈉受熱后變?yōu)闅鈶B(tài)，漸漸放出兩條強(qiáng)譜線，波長(zhǎng)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(zhǎng)。注意：鈉光燈不能反復(fù)開啟，不可搖晃。鈉光燈管組成：鈉光燈燈管有兩層玻璃泡，莊有少量的氬氣和鈉。通電時(shí)燈絲二、實(shí)驗(yàn)原理1、干涉條件頻率相同、振動(dòng)方向一致、相位差保持恒定。現(xiàn)象：當(dāng)一束光垂直的照在平凸透鏡時(shí)，從其上方可觀察到一種新接觸點(diǎn)為圓心的內(nèi)疏外密的同心圓環(huán)。產(chǎn)生原因：平凸透鏡與平面鏡之間形成一空氣薄膜，理解出點(diǎn)等距離的地方，厚度相同。若單色光平行近垂直的射在入射面時(shí)，則空氣膜上下表面反射的光將互相干涉，形成明暗條紋。二、實(shí)驗(yàn)原理1、干涉條件頻率相同、振動(dòng)方向一致、相位差保持恒11h2、光路圖11h2、光路圖12

3.曲率半徑的測(cè)量公式上下表面反射光的光程差為：半波損失：光由光疏介質(zhì)射入光密介質(zhì)在其分界面反射時(shí)，反射光都有位相π的突變，即為半波損失。（改變相位π相當(dāng)于損失半個(gè)半波長(zhǎng)。）半波損失形成暗紋的條件：其中，在空氣中n=1123.曲率半徑的測(cè)量公式上下表面反射光的光程差為：13hrR由幾何關(guān)系知：帶入暗紋條件：透鏡曲率半徑：有逐差法可知，當(dāng)測(cè)得的第m級(jí)和第k級(jí)的暗環(huán)直徑dm和dk時(shí)，得到曲率半徑的測(cè)量公式為：13hrR由幾何關(guān)系知：帶入暗紋條件：透鏡曲率半徑：有1、調(diào)節(jié)牛頓環(huán)

2、調(diào)節(jié)移測(cè)顯微鏡四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與步驟螺絲松緊適宜；環(huán)紋處于中心；環(huán)紋不能有明顯的形變。1）調(diào)節(jié)顯微鏡鏡筒位置；放置牛頓環(huán)與鏡筒共軸。2）擺放鈉燈，調(diào)節(jié)450反射鏡，使顯微鏡視場(chǎng)明亮。3）調(diào)節(jié)目鏡，使十字叉絲清晰并豎直；4）調(diào)節(jié)焦距旋鈕，使牛頓環(huán)紋清晰。1、調(diào)節(jié)牛頓環(huán)四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與步驟螺絲松緊適宜；環(huán)紋處于中心；3、測(cè)量1）移動(dòng)刻度輪，使主尺上的刻度指在25mm處。2）移動(dòng)牛頓環(huán)，使十字叉絲處于牛頓環(huán)中心處。3）移動(dòng)刻度輪，使十字叉絲從牛頓環(huán)中心向左移到第22級(jí)暗環(huán)中心處,然后反向轉(zhuǎn)動(dòng)，使十字叉絲與第20級(jí)暗環(huán)中心相切時(shí)，記下顯微鏡上的讀數(shù)，以后分別記下19、18、17、16級(jí)暗紋中心相應(yīng)處的讀數(shù)。繼續(xù)向右移動(dòng)，再分別記錄第10、9、8、7、6級(jí)暗紋中心處的顯微鏡讀數(shù)。繼續(xù)右移，經(jīng)過牛頓環(huán)中心后，依次測(cè)記右側(cè)第6、7、8、9、10和16、17、18、19、20級(jí)暗紋中心的讀數(shù)。4、計(jì)算

用逐差法測(cè)透鏡曲率半徑，計(jì)算平均值。3、測(cè)量1）移動(dòng)刻度輪，使主尺上的刻度指在25mm處。416

干涉圓環(huán)直徑的測(cè)量方法左xm左xk右xk右xm16干涉圓環(huán)直徑的測(cè)量方法左xm左xk右xk右xm數(shù)據(jù)記錄：級(jí)數(shù)m2019181716位置（mm）左

右

直徑（mm）dm

級(jí)數(shù)k109876位置（mm）左

右

直徑（mm）dk

dm+dk（mm）

dm-dk（mm）

R(mm)

R平均(mm)

其中m-k=10λ=589.3nm數(shù)據(jù)記錄：級(jí)數(shù)m2019181716位置（mm）左181、在測(cè)量過程中，顯微鏡只能沿同一方向移動(dòng)，不可倒退。

2.對(duì)物鏡調(diào)焦時(shí)，應(yīng)使物鏡筒從最低點(diǎn)自下而上