大学物理实验牛顿环实验报告(含数据)

西南石油学院实验报告一、实验目的1.观察牛顿环和劈尖产生的干涉现象条纹特征；2.学习用光的干涉做微小长度的测量；3.通过实验掌握移测显微镜的使用方法。二、实验内容1.利用牛顿环干涉测量平凸透镜的曲率半径；2.利用劈尖干涉测量纸片的厚度。三、实验原理1、牛顿环在一块平面玻璃上安放上一焦距很大的平凸透镜，使其凸面与平面相接触，在接触点附近就形成一层空气膜。当用一平行的准单色光垂直照射时，在空气膜上表面反射的光束和下表面反射的光束在膜上表面相遇相干，形成以为圆心的明暗相间的环状干涉图样，称为牛顿环。如果已知入射光波长，并测得第级暗环的半径，则可求得透镜的曲率半径。但实际测量时，由于透镜和平面玻璃接触时，接触点有压力产生形变或有微尘产生附加光程差，使得干涉条纹的圆心和环级确定困难。用直径、，有此为计算用的公式，它与附加厚度、圆心位置、绝对级次无关，克服了由这些因素带来的系统误差，并且、可以是弦长。2、劈尖干涉两块平面玻璃片，一端互相叠合，另一端夹一薄纸片，因此两玻璃片之间形成一劈尖形空气膜，称为空气劈尖。两玻璃片的交线为棱边。在平行于棱边的线上，劈尖的厚度是相等的。当平行单色光垂直入射时，在空气劈尖上下表面所引起的反射光线为相干光，在劈尖厚度为处e的两光线光程差暗纹条件为实验课程物理实验实验名称光的干涉实验人实验时间ookkrRmDnDl)(422nmDDRnm--=RmDnD2/2ld+=e2/)12(2/2lld+=+=keK,2,1,0±±=k页码，1/4西南石油学院实验报告2009-12-11任何两个相邻的暗条纹所对应的空气膜厚度之差。只要用移测显微镜测出任何两个相邻的明条纹或暗条纹之间的距离和两平面玻璃片的交线到薄纸片边缘的距离，利用相似三角形的比例关系可得薄纸片厚度四、实验仪器钠光灯GP20Na-B移测显微镜JXD-B分度值0.01mm牛顿环仪,劈尖。五、实验步骤1、观测牛顿环干涉条纹：首先通过肉眼观察，调节牛顿环上的旋钮，将牛顿调至居中，然后放置在移测显微镜载物台上合适位置。使显微镜位于标尺中部附近（约处）。2、调节显微镜目镜看清叉丝，并使其一条线与标尺平行，调节45°玻璃片，使目镜中出现明亮、均匀的视场。调节调焦鼓抡，使显微镜自下而上缓缓上升，看到干涉条纹，移动牛顿环仪找到干涉环中心位置，对准测量环次仔细调焦，以消视差为准。3、测量：移动移测显微镜从中心位置向外数45圈，再回到第40圈开始记数（消除回程差），记录第40-30圈、第20-10圈、反向第10-20圈、反向第30-40圈干涉条纹的绝对位置。（注意移测显微镜一直向同一个方向移动，不能回转。）4、观测劈尖干涉条纹（两种方法）：1）将劈尖搭好后放至移测显微镜下合适位置，测量条纹初始暗纹坐标，第10条暗纹坐标，第20条暗纹坐标以及最后一条暗纹坐标。利用公式进行计算。2）或者从两玻璃片的交线处开始，至待测物体边缘，数出暗纹条数，条纹数就是待测物体厚度。2/1l=-+kkeelL22lllLNH==mm252/l×页码，2/4西南石油学院实验报告2009-12-11六、数据记录与处理1、牛顿环干涉测量曲率半径2、劈尖干涉测纸片厚度mmmmmmmmmmmmmm3、玻璃折射率测量mmmm4、数据处理牛顿环数据处理：moA5893=l环数n环位置(mm)环径（mm）环数n环位置(mm)环径(mm)(mm2）22nmDD-左（mm）右（mm）左（mm）右（mm）4028.25216.41011.8422026.51018.1288.38269.975043928.17516.48011.6951926.39518.2218.17469.958753828.09516.56011.5351826.29018.3257.96569.6153728.02416.69811.3261726.17518.4687.70768.880433627.99816.72011.2781626.05018.5887.46271.511843527.86816.79111.0771525.94018.7087.23270.39813427.78816.86910.9191425.82818.8277.00170.210563327.71516.94210.7731325.71218.9656.74770.535523227.62417.01810.6061225.57219.0816.49170.354153127.54717.11210.4351125.41219.2386.17470.7709522nmDD-mm70.221mDmm11.149nDmm7.334669.120=M660.1410=M572.1620=M30.41=SM1912.0102010=-=MMl631.280=-=MMLS0.437=H3=视d480.3=实d16.1≈=视实ddn220.14944()mnDDRmnl-==-页码，3/4西南石油学院实验报告2009-12-11设,由的标准偏差得类分量为mmmm于是mm忽略的误差，则的标准不确定度mm劈尖的数据处理：mm，mm玻璃折射率数据处理：mmmm测量结果为：mmmm22mnDDd=-dA0.2)1()()(2=-Δ==∑NNSuiAddd10=N()2()/30.2BmnuDDAd=+=22()()()0.28cABuuuddd=+=lR)(Ruc6.0)(4)()(=-=ldnmuRucc()2/30.01cuLA==()()2/30.001culAn==22()()()()0.35ccHuLulELl=+=6()0.210cHuHHEm-=×=×()0.01cBudud==视视（）0.01cBudud==实实（）（）22()()()0.5%cccududunndd⎡⎤⎡⎤=+=⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎣⎦⎣⎦实视视实()0.5%1.160.01cun=×≈2()149.41.2cRRuR=±=±3()0.4370.003cHHuH=±=±测02.016.1)(2±=±=nunnc页码，4/4西南石油学院实验报告2009-12-11