用牛頓環測定透鏡的曲率半徑用牛頓環測定透鏡的曲率半徑牛頓環簡介1675年牛頓在制作天文望遠鏡是，偶然將望遠鏡放在平板玻璃上，發現許多同心圓花樣，后人稱牛頓環。但是，由于牛頓主張微粒說（光的干涉是光波動性的一種表現）未能對該現象作出解釋。指導19世紀初，英國科學家托馬斯·楊采用光的波動學說解釋了牛頓環現象。牛頓環簡介1675年牛頓在制作天文望遠鏡是，偶牛頓環是一種分振幅方法實現的等厚干涉現象。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，圓環分布是內疏外密，圓心在接觸點。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。牛頓環是一種分振幅方法實現的等厚干涉現象。等厚干涉應用

科學研究和工程技術上廣泛應用等厚干涉現象。如，測量光的波長，微小長度變化，檢驗工件表面光潔度等。

本實驗應用牛頓環干涉測量平凸透鏡的曲率半徑。等厚干涉應用科學研究和工程技術上廣泛應用等厚干實驗目的1.觀察光的等厚干涉現象，加深對光的干涉原理的理解；2.學習利用干涉現象測量某些物理量的方法。實驗目的1.觀察光的等厚干涉現象，加深對光的干涉原理的理解；實驗儀器移測顯微鏡牛頓環儀鈉光燈劈尖實驗儀器移測顯微鏡讀數顯微鏡(P25)目鏡物鏡調焦手輪測微手輪讀數標尺讀數顯微鏡鎖緊螺釘作用：1.成放大的虛像進行觀察2.精密測量被測物大小。構成：目鏡、物鏡、十字叉絲。用法:1.調節目鏡，使十字叉絲清晰并豎直；2.調節調焦手輪，在目鏡中觀察，使被測物成像清晰。3.轉動測微手輪，使十字叉絲對準被測物體起點，移動測微手輪一次對準被測物像上的兩個位置，讀出相應的讀數，則兩者之差即為被測物兩位之間距離。讀數顯微鏡(P25)目鏡物鏡調焦手輪測微手輪讀數標尺讀數顯微牛頓環儀平凸透鏡平玻璃板螺釘螺釘空氣薄膜1.構成：待測平凸透鏡+平玻璃片疊合裝在金屬框架中。2.用法：框架上有3個調節螺絲，可以改變干涉條紋的形狀和位置，注意不可調節過緊，以免造成變形甚至損壞。牛頓環儀平凸透鏡平玻璃板螺釘螺釘空氣薄膜1.構成：待測平凸組成：鈉光燈燈管有兩層玻璃泡，莊有少量的氬氣和鈉。通電時燈絲加熱，氬氣放出淡紫光，鈉受熱后變為氣態，漸漸放出兩條強譜線，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。注意：鈉光燈不能反復開啟，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。通電時燈絲二、實驗原理1、干涉條件頻率相同、振動方向一致、相位差保持恒定。現象：當一束光垂直的照在平凸透鏡時，從其上方可觀察到一種新接觸點為圓心的內疏外密的同心圓環。產生原因：平凸透鏡與平面鏡之間形成一空氣薄膜，理解出點等距離的地方，厚度相同。若單色光平行近垂直的射在入射面時，則空氣膜上下表面反射的光將互相干涉，形成明暗條紋。二、實驗原理1、干涉條件頻率相同、振動方向一致、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：光由光疏介質射入光密介質在其分界面反射時，反射光都有位相π的突變，即為半波損失。（改變相位π相當于損失半個半波長。）半波損失形成暗紋的條件：其中，在空氣中n=1123.曲率半徑的測量公式上下表面反射光的光程差為：13hrR由幾何關系知：帶入暗紋條件：透鏡曲率半徑：有逐差法可知，當測得的第m級和第k級的暗環直徑dm和dk時，得到曲率半徑的測量公式為：13hrR由幾何關系知：帶入暗紋條件：透鏡曲率半徑：有1、調節牛頓環

2、調節移測顯微鏡四、實驗內容與步驟螺絲松緊適宜；環紋處于中心；環紋不能有明顯的形變。1）調節顯微鏡鏡筒位置；放置牛頓環與鏡筒共軸。2）擺放鈉燈，調節450反射鏡，使顯微鏡視場明亮。3）調節目鏡，使十字叉絲清晰并豎直；4）調節焦距旋鈕，使牛頓環紋清晰。1、調節牛頓環四、實驗內容與步驟螺絲松緊適宜；環紋處于中心；3、測量1）移動刻度輪，使主尺上的刻度指在25mm處。2）移動牛頓環，使十字叉絲處于牛頓環中心處。3）移動刻度輪，使十字叉絲從牛頓環中心向左移到第22級暗環中心處,然后反向轉動，使十字叉絲與第20級暗環中心相切時，記下顯微鏡上的讀數，以后分別記下19、18、17、16級暗紋中心相應處的讀數。繼續向右移動，再分別記錄第10、9、8、7、6級暗紋中心處的顯微鏡讀數。繼續右移，經過牛頓環中心后，依次測記右側第6、7、8、9、10和16、17、18、19、20級暗紋中心的讀數。4、計算

用逐差法測透鏡曲率半徑，計算平均值。3、測量1）移動刻度輪，使主尺上的刻度指在25mm處。416

干涉圓環直徑的測量方法左xm左xk右xk右xm16干涉圓環直徑的測量方法左xm左xk右xk右xm數據記錄：級數m2019181716位置（mm）左

右

直徑（mm）dm

級數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數據記錄：級數m2019181716位置（mm）左181、在測量過程中，顯微鏡只能沿同一方向移動，不可倒退。

2.對物鏡調焦時，應使物鏡筒從最低點自下而上