牛頓環(huán)測凸透鏡的曲率半徑實驗完整報告含數(shù)據(jù)總8

牛頓環(huán)測凸透鏡的曲率半徑實驗完整報告含數(shù)據(jù)牛頓環(huán)是牛頓1675年在制作天文望遠鏡時，偶然將一個望遠鏡的物鏡放在平玻璃上發(fā)現(xiàn)的。牛頓環(huán)干涉是用分振幅法產(chǎn)生的干涉。其特點是同一干涉紋處兩反射面間的厚度相等，故牛頓環(huán)屬于等厚干涉。在實驗工作中，通常利用牛頓環(huán)來檢查光學(xué)元件表面的光潔度、平整度、球面度和加工精度，還可用來測定單色光的波長?！緦嶒?zāi)康摹?、學(xué)習(xí)用牛頓環(huán)測量透鏡的曲率半徑。2、熟練使用讀數(shù)顯微鏡。【實驗儀器】

讀數(shù)顯微鏡、牛頓環(huán)器件、鈉光燈（波長589.3nm）【實驗原理】牛頓環(huán)器件如圖所示，將一塊曲率半徑很大的平凸透鏡A，凸面向下疊放在一塊平板玻璃B上。當(dāng)平行的單色光垂直于平凸透鏡的平面入射時，射入透鏡的光在透鏡的凸表面上有一部分反射，另一部分則折射向平板玻璃的上表面，并發(fā)生反射，這兩部分光再相遇便發(fā)生干涉。由于A、B之間形成一個厚度由零增大的空氣膜，而且在以接觸點為中心的同一圓周上，空氣膜的厚度相等，根據(jù)等厚干涉原理，產(chǎn)生干涉條紋。所以，牛頓環(huán)的干涉條紋是以O(shè)為中心的明暗相間、內(nèi)疏外密的同心圓環(huán)，干涉環(huán)定義在凸表面上。當(dāng)一束單色光垂直照射時，設(shè)在條紋半徑r處空氣層厚度為d，那么，在空氣層下表面C處所反射的光線比在B處所反射的光線多經(jīng)過一段距離。此外，由于兩者反射情況不同：前者是從光疏媒質(zhì)（空氣）射向光密媒質(zhì)（玻璃）時在界面上被反射，后者則從光密媒質(zhì)射向光疏媒質(zhì)時被反射，因前者產(chǎn)生半波損失，故光程差還應(yīng)增加半個波長，所以兩條反射光的總光程差為根據(jù)干涉條件，當(dāng)光程差為波長的整數(shù)倍時互相加強，為半波長奇數(shù)倍時互相抵消，因此在薄膜上、下表面的兩束光的光程差滿足下式：凸透鏡與平板玻璃接觸處常常由于接觸壓力引起形變，使接觸處不是一點而是圓面，故牛頓環(huán)的中心不易確定，不是理想的一個接觸點，而是一個不甚清晰地暗或亮的圓斑，難以準(zhǔn)確判定級數(shù)k和半徑；又因鏡面上可能有塵埃的存在，從而引起附加的光程差。為克服這些因素的影響，我們改用兩個暗環(huán)第m環(huán)與第n環(huán)的直徑。本實驗就是采用上式來計算透鏡的曲率半徑。牛頓環(huán)實驗視頻【實驗內(nèi)容與步驟】1、用讀數(shù)顯微鏡觀察牛頓環(huán)干涉現(xiàn)象：

（1）點亮鈉光燈，預(yù)熱五分鐘。

（2）將牛頓環(huán)器件放置在讀數(shù)顯微鏡的載物臺上，翻轉(zhuǎn)讀數(shù)顯微鏡下的反射鏡，使之不能反射來自鈉光燈的光。

（3）調(diào)節(jié)顯微鏡的目鏡，看清叉絲。然后調(diào)節(jié)縱叉絲與讀數(shù)顯微鏡橫向走動方向垂直（亦即十字叉絲橫線與顯微鏡的主尺方向平行）。

（4）調(diào)節(jié)顯微鏡的調(diào)焦旋鈕，使物鏡剛剛接觸到牛頓環(huán)器件，再緩緩地自下而上地調(diào)節(jié)顯微鏡的焦距，從目鏡中觀察到牛頓環(huán)的干涉現(xiàn)象。

（5）將觀察到的牛頓環(huán)的圓心移至視場中心，移動牛頓環(huán)器件使牛頓環(huán)的圓心處于目鏡的十字形叉絲上。轉(zhuǎn)動測微螺絲，十字形叉絲移動。再仔細調(diào)焦以消除干涉條紋與分劃板準(zhǔn)絲之間的視差。

（6）觀察牛頓環(huán)的分布特征。例如：各級條紋的粗細是否一致，條紋間隔有無變化；牛頓環(huán)中心是亮斑還是暗斑，如何解釋？2、采用雙向測量法測量牛頓環(huán)的直徑：

（1）以中心暗斑為零環(huán)向左移動數(shù)環(huán)，數(shù)到第十八環(huán)，再向回數(shù)并使十字形叉絲的豎線與第15環(huán)暗環(huán)左邊相切，從顯微鏡主尺和測微螺旋上記下第15環(huán)X左位置。

（2）轉(zhuǎn)動測微螺旋，使十字形叉絲向右移動數(shù)條紋，并與每一干涉環(huán)的暗環(huán)左邊相切，記下每一圓環(huán)左邊位置，記錄到左側(cè)的第6環(huán)。

（3）繼續(xù)向右移動物鏡，邊移動邊數(shù)環(huán)數(shù)，跨過零環(huán)，向右數(shù)，從右側(cè)第6環(huán)開始計數(shù)，一直記到第15環(huán)，則完成了從左向右的測量。

（4）再向右多數(shù)幾環(huán)，向相反方向轉(zhuǎn)動測微螺旋，從右向左測量從右側(cè)第15環(huán)一直測到右側(cè)第6環(huán),跨過零環(huán),再從左側(cè)第6環(huán)測到左側(cè)第15環(huán)，則完成了從右向左的測量。記錄數(shù)據(jù)填入表4-15-1中。3、計算凸透鏡的曲率半徑R

【實驗數(shù)據(jù)記錄與處理】【注意事項】1.

干涉環(huán)兩側(cè)的序數(shù)不要數(shù)錯。2.

防止實驗裝置受振動引起干涉環(huán)的變化。3.

防止移測顯微鏡的“回程”，第一個測量值就要注意。測量過程要單向測量。4.

平凸透鏡L及平板玻璃P的表面加工不均勻是此實驗的重要