實驗用電流場模擬靜電場光的等厚干涉第一頁，共三十頁，2022年，8月28日注意按編號對號入座。組長拿一份名單給指導老師。實驗儀器已處于比較好的狀態。在指導老師講解之前不要亂動儀器。第二頁，共三十頁，2022年，8月28日一、實驗目的觀察光的等厚干涉現象.學習用牛頓環測量球面曲率半徑.學會熟練使用讀數顯微鏡.第三頁，共三十頁，2022年，8月28日

光的干涉基本知識

1.光的干涉

兩列相干光源在疊加區域內，某些點的光振動始終加強，某些點的光振動始終減弱，光強有穩定的空間分布。2.相干光的條件（1）頻率相同；（2）位相差恒定；（3）振動方向相同。

第四頁，共三十頁，2022年，8月28日二、實驗原理1.相干光源

當光源照到一塊由透明介質做的薄膜上時，光在薄膜的上表面被分割成反射和折射兩束光（分振幅），折射光在薄膜的下表面反射后，又經上表面折射，最后回到原來的媒質中，在這里與反射光交迭，發生相干。

2.等厚干涉

薄膜厚度相同處的兩束反射光有相同的光程差，也就具有相同的干涉光強度,產生同一級的干涉條紋，厚度不同處產生不同級的干涉條紋。這種干涉稱為等厚干涉。n1nA反射光2反射光1入射光n1e第五頁，共三十頁，2022年，8月28日牛頓環儀

牛頓環儀：由一個曲率半徑很大的平凸透鏡的凸面與一個平面玻璃接觸在一起構成，在兩者之間形成一個厚度隨直徑變化的空氣隙。平凸透鏡的凸面與玻璃片之間的空氣層厚度從中心接觸點到邊緣逐漸增加。第六頁，共三十頁，2022年，8月28日干涉條紋

當用平行單色光垂直照射到牛頓環儀上時，一部分光線在空氣層的上表面反射，一部分光線在空氣層的下表面反射，這兩部分光有光程差，它們在平凸透鏡的凸面附近相遇而發生干涉。e12空氣薄膜厚度相同處光程差相同，也就具有相同的干涉光強度，所以空氣隙的等厚干涉條紋是一組明暗相間的同心環。該干涉條紋最早被牛頓發現，所以稱為牛頓環（Newton-ring）。它屬于等厚干涉條紋。第七頁，共三十頁，2022年，8月28日曲率半徑表達式

空氣薄膜厚度為e處干涉圓環對應的兩束相干光（1、2）的光程差為：明條紋暗條紋由幾何關系可得出12第八頁，共三十頁，2022年，8月28日曲率半徑表達式利用暗環進行測量，測出第m級和n級暗環直徑，算出曲率半徑。上式只涉及兩環級數之差，而不決定于級數本身，從而消除了因級數不準而帶來的誤差。用明環討論也有同樣的結果。第九頁，共三十頁，2022年，8月28日三、實驗儀器調焦手輪反射鏡讀數顯微鏡鈉光燈，波長為589.30nm反光鏡目鏡物鏡第十頁，共三十頁，2022年，8月28日讀數顯微鏡的讀數方法主尺的分度值為1mm，測微鼓輪共有100個刻度，其分度值為0.01mm，可估讀到0.001mm。

主尺測微鼓輪15mm0.506mm最后讀數為：15.506mm第十一頁，共三十頁，2022年，8月28日四、實驗內容與方法1.調節目鏡使十字叉絲清晰2.調節45度反射鏡3.由下向上緩慢地調焦4.定性觀察,防止一側觀察不到干涉條紋5.定量測量,注意鼓輪單方向轉動.第十二頁，共三十頁，2022年，8月28日測量圖示測量條紋直經的方法：第十三頁，共三十頁，2022年，8月28日測量圖示測量第19～30暗環的直徑。為避免測微螺桿間隙所引起的空回誤差，測量時必須使顯微鏡從左到右（或從右到左）作單方向移動。第十四頁，共三十頁，2022年，8月28日暗環的直徑Di第十五頁，共三十頁，2022年，8月28日五、數據處理

1.列出原始數據和中間計算數據表格。2.用逐差法處理數據，并根據如下公式求出球面的曲率半經。3.計算的不確定度，并給出結果標準表達式。第十六頁，共三十頁，2022年，8月28日六、注意事項

1.干涉環兩側的序數不要數錯。

2.防止實驗裝置受震引起干涉環的變化。

4.平凸透鏡及平板玻璃的表面加工不均勻是本實驗的重要誤差來源，為此應測量大小不等的多個干涉環的直徑去計算R，可得平均的效果。3.測量過程中，顯微鏡必須始終沿一個方向旋轉，中途不得返回，以免引起顯微鏡的螺紋之間不嚴密契合所造成的回程誤差。第十七頁，共三十頁，2022年，8月28日用電流場模擬靜電場第十八頁，共三十頁，2022年，8月28日一、實驗目的了解模擬法的基本原理.學習用電流場模擬靜電場的概念和方法.第十九頁，共三十頁，2022年，8月28日二、實驗原理模擬法:借助一種物理場的分布來間接地了解另一種物理場的分布的實驗方法.直接測量靜電場遇到很大困難，主要困難在于把探針伸入靜電場時，探針上會產生感應電荷，使原電場產生顯著的畸變。故實驗時常用模擬方法來測量。物理實驗的基本方法:比較法、補償法、能量轉換法、模擬法等。第二十頁，共三十頁，2022年，8月28日+-被模擬的靜電場的分布(目的)

兩根圓形長平行導線AB各帶等量異號電荷，電位分別為U1和-U1，由于對稱性，靜電場中存在著水平并與導線垂直的電力線，右圖為其靜電場及等勢線的分布(截面圖).第二十一頁，共三十頁，2022年，8月28日電流場的分布平行輸電線的模擬電極和橫截面上的電場分布。

第二十二頁，共三十頁，2022年，8月28日

靜電場

穩恒電流場模擬條件：各向同性電介質的靜電場方程各向同性導電介質的電流場方程1、描述兩個場的物理量滿足相同形式的微分方程；2、被研究區域的邊界條件相同；第二十三頁，共三十頁，2022年，8月28日

由此可見E和i在各自區域中滿足同樣的數學規律。在相同邊界條件下，具有相同的解析解。因此，我們可以用穩恒電流場來模擬靜電場。在模擬的條件上，要保證電極形狀一定，電極電位不變，空間介質均勻，在任何一個考查點，均應有U靜電=U穩恒或E靜電=E穩恒。第二十四頁，共三十頁，2022年，8月28日靜電場的描繪方法主要是電場強度與電勢兩物理量來描述.考慮到E是矢量，U是標量，從實驗測量來講，測定電勢(用電壓表)比測定場強容易實現，所以可先測繪等勢線。由等勢線畫出電場線（根據電場線與等勢線正交原理）。這樣就可由等勢線的間距及電場線的疏密和指向，將抽象的電場形象地反映出來。第二十五頁，共三十頁，2022年，8月28日實驗儀器(電流場測試儀)第二十六頁，共三十頁，2022年，8月28日

本實驗所用儀器的接線原理圖如右所示:

在矩形框內有兩個電極,電極(A)接直流電源的正極,而電極(B)則接電源負極。通過改變探針的位置,數字電壓表顯示不同點的電位數值.實驗儀器第二十七頁，共三十頁，2022年，8月28日儀器使用說明打開電源，將“直接、檢零”開關撥向“檢零”，將“校正、測量”開關撥向“校正”，調節“設定調節”旋鈕，使電壓指示為0.00V。再將“直接、檢零”開關撥向“直接”，將“校正、測量”開關撥向“校正”，調節“電壓調節”旋鈕，使電壓指示為10.00V。“直接、檢零”開關撥向“直接”，將“校正、測量”開關撥向“測量”，可以開始進行探電壓測量。第二十八頁，共三十頁，2022年，8月28日實驗內容模擬帶等量異號電荷平行長圓柱體的電場.

將電壓U0調到10V，將記錄紙鋪在上層塑料薄膜平板上，用探針在導電微晶上找到等勢點后，按一下記錄紙上方的探針，測出一系列等勢點。要求測7個等勢線，每個等勢線上打5～7個點，畫出等勢線。第二十九頁，共三十頁，2022年，8月28日數據處理

繪制等勢線和電場線。根據