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网上牛顿环实验

牛顿不仅对力学有伟大的贡献,对光学也有十分深入的研究。所谓牛顿环就是用平行单色光照射一块曲率很大的透镜与平面玻璃所组成的空气隙.这时,空气隙产生的圆环形干涉条纹。这种条纹用光的波动学说可以很容易地解释。牛顿环在检验光学元件表面质量和测量球面的曲率半径及测量光波波长方面得到广泛应用。

牛顿环原理图1.jpg 牛顿环原理图2.jpg

  • 两列频率相同、相位差恒定、振动方向一致、强度相差不大的波相遇时,会产生明显的干涉现象,即在两列波相遇区域的任一点,合成波的强度不等于该两列波的强度之和。当两束光波满足上述条件时,也会发生光波的干涉,这两束光称为相干光。在相干光相遇的区域,有些地方的合成光强大,而有些地方的合成光强小(甚至为零),于是,可形成明暗相间的干涉条纹。牛顿环就是一种环状的干涉条纹。

ntr-rcl1.jpg

下图是您进入实验页面后看到的界面视图,通过界面左下的步进电机控制按钮,您可以改变读数显微镜和透镜组的相对位置。记录您改变两者相对位置前后读数显微镜移动的距离(从界面右上的主标尺–单位mm与读数鼓轮上的副标尺读取)和对应的牛顿环级次的改变,您可以根据下面的公式计算本实验中待测量的凸透镜的曲率半径:

equation1.jpg

其中:m,n分别是两个暗环或两个亮环的级次,dm和dn分别是它们的直径,λ是所用光源的波长,本实验中可取两条那黄线波长的平均值589.3nm,而R就是待测凸透镜的曲率半径。

  • 关于实验设备
    1. 本实验所用读数显微镜主标尺刻度的单位是mm,请通过实验确定读数鼓轮的最小刻度是什么?读数应该读到哪一位?
    2. 本实验目前采用电极的控制精度是多少?即电机每进一步,镜筒移动多少距离?
  • 关于实验原理
    1. 我们实验中看到的牛顿环的中心为什么是暗圆?
    2. 我们看到的牛顿环的亮暗对比和那些因素有关?
    3. 如果光源是白光,观察到的牛顿环将会是什么样子?各种颜色的环将以什么样的顺序排列?不同颜色的环会出现重叠吗?
    4. 实验中如果如果我们将一块凹球面镜置于平面镜上面,用同样的方法去观察,看到的牛顿环将是怎样的?
  • 关于测量方法
    1. 如果目镜上十字准丝的横向线不过牛顿环的中心,我们以终向线与环相切作为读数判断依据,测量结果会有误差吗?
    2. 如果目镜上十字准丝的横向线不过牛顿环的中心,我们以十字准丝的中心和某个几次的环相交时,作为读数判断的依据,可以吗?
    3. 如果球面镜和平面镜组合有倾斜,还能观察到牛顿环吗?看到的结果与不倾斜时的情况有何不同?
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  • 最后更改: 2011/10/21 00:01
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