大学物理实验教程第二版思考题答案(李学金著)----等厚干涉评分标准

《等厚干涉》参考答案和评分标准预习报告(20分)一.实验目的a.复习与巩固等厚干涉原理，观察等厚干涉现象;b.利用牛顿环测量透镜球面的曲率半径；c.学会如何消除误差、正确处理数据的方法。二.实验仪器读数显微镜、牛顿环装置、钠光灯三.实验原理1.等厚干涉原理2.利用牛顿环测一个球面镜的曲率半径四.实验内容和步骤1.调整仪器2.定性观察牛顿环3.测量牛顿环各级直径，求出待测曲率半径及算出误差评分要点：1、要有实验名称、实验目的、实验原理、实验内容和步骤。（5分）2、实验原理的书写要求用以自己的语言，言简意赅的语言表述清楚。（5分）3、要绘制好填充测量数据所需要的表格。（5分）4、报告的书写要整洁规范。（5分）数据采集与实验操作(40分)评分要点：1、不能用手直接摸牛顿环的表面。（2分）2、是否调出清楚的牛顿环。（10分）3、对实验的原理是否掌握。（10分）4、实验操作的熟练程度。（13分）5、是否读出合理的数据。（5分）（注：实验后没有整理仪器及登记仪器使用情况另扣10分）数据记录和数据处理(30分)环的级数m24232221201918171615环的位置右侧(mm)18.89518.97119.04319.12119.22019.27119.35219.44219.52519.621左侧(mm)25.93925.81125.78425.70525.63925.54525.45125.38025.29225.200环的直径Dm(mm)7.0746.8406.7416.5846.3686.2746.0995.9385.7675.487Dm2(mm2)50.04146.78645.44143.34940.55139.36337.19835.26033.25830.107环的级数n141312111098765环的位置右侧(mm)19.71619.81919.91920.03120.13520.23820.36020.48120.63020.711左侧(mm)25.10825.01524.90624.80524.64824.53524.41124.28924.13223.905环的直径Dn(mm)5.3925.1964.9874.7744.5134.1973.9303.8083.5023.140Dn2(mm2)29.07426.99824.87022.79120.36717.61515.44514.50112.2649.809Dm2-Dn2(mm2)20.96719.78820.57120.55820.18421.74821.75320.75920.99420.298(m)0.8890.8400.8730.8730.8570.9230.9230.8810.8910.861△R(m)0.0080.0410.0080.0080.0240.0410.0410.0000.1000.200mRmR05.0,08.0R=0.88±0.05(m)E=6％评分要点：1、是否列表记录数据，数据记录是否规范、清晰（10分）2、数据处理过程是否完整（10分）3、是否得出正确答案(R在合理的范围5分，误差处理5分)六．思考题（10分）（1）、测量时，若实际测量的是弦长，而不是牛顿环的直径，则对测量结果会有何影响？为什么？答：如图，直线AB为实际测量的方向，与实际的圆心O距离为OA则AC2－AB2=（OC2－OA2）－（OB2－OA2）=OC2－OB2所以（2AC）2－（2AB）2=（2OC）2－（2OB）2即弦长的平方差等于直径的平方差。所以对测量结果没有影响。)(422nmDDRnm（2）、为什么相邻两暗环（或亮环）之间的距离，靠近中心的要比边缘的大？答一：kkRkkRkRRkrrrkRrkkκ1)1()1(1所以靠近中心（k越小，r越大）的环间距要比边缘的大。答二：r为条纹间距，θ为上球面与下平面的夹角因相邻两暗环间光程差之差为，所以2tan2r，离中心越远，θ越大，所以条纹间距越小。（3）、若已知光学波长与球面曲率半径R，请设计出具体的实验方案，测量某种透明液体光学介质的折射率。答：设其折射率为n，在液体中光波长为k在牛顿环两玻璃面之间充满该液体，则暗纹条件为kkkRr2，利用公式Rmkrrmkk)(22和用本实验的方法求出k，则n＝/k.（4）、试分析牛顿环实验误差的主要来源。答：因为环有一定的宽度，对其准确定位有一定的困难，以此带来的误差是主要的误差来源。（5）、怎样利用牛顿环的原理来检查平面玻璃表面质量？答：牛顿环的原理是等厚干涉，可将牛顿环装置上的平凸透镜放在待检查的玻璃上，看干涉条纹是否为匀称的同心圆，若条纹出现外凸或内凹，则说明玻璃不平整；或将一块标准的平板玻璃与待检查的玻璃成一小斜角放置，形成空气劈，看干涉条纹是否均匀的直线，若直线出现弯曲部分，也说明玻璃不平整。（6）、实验中所看到的牛顿环干涉条纹，是同一光束由空气薄膜上、下两表面反射后在上表面相遇所产生的干涉现象，那么从牛顿环装置透出的光束是否同样能形成干涉条纹呢？如能，则与反射方向所观察到的干涉条纹有何不同？答：能形成干涉条纹，但较模糊，且其明暗位置与反射方向所观察到的干涉条纹的明暗位置相反。