光的等厚干涉与应用

光的等厚干涉与应用PAGEPAGE5物理实验实验名称：光的等厚干涉与应用1目的1）观察光的等厚干涉现象，加深理解干涉原理2）学习牛顿环干涉现象测定该装置中平凸透镜的曲率半径3）掌握读数显微镜的使用方法4）掌握逐差法处理数据的方法2仪器读数显微镜，钠光灯，牛顿环装置3实验原理3.1光的等厚干涉原理如图15-1所示，在平面与平面之间存在一个空气气隙。当入射光投射到平面上时，部分光被反射后朝1方向传播，部分透过平面投射到平面上被反射后再透过平面朝2方向传播，两光线叠加互相干涉，叠加处两束光的光程差近似为，式中为光由光疏介质反射到光密介质表面时产生的附加光程差，也称半波损失。图15-1产生暗纹的条件为：厚度相等的地方光程差相等，所以称此种干涉为等厚干涉。3.2牛顿环与凸透镜曲率半径测定牛顿环装置是一个曲率半径相当大的平凸透镜放在一平板玻璃上，这样两玻璃间形成空气薄层厚度e与薄层位置到中央接触点的距离r，凸透镜曲率半径R的关系为：(b)图20—1根据干涉相消条件易得第K级暗纹的半径与波长λ及牛顿环装置中平凸透镜的凸面曲率半径R存在下述关系：根据与K成正比的性质采取逐差法处理实验数据4教学内容打开钠光灯，调整牛顿环装置使干涉图样处于装置中心，之后将它放在显微镜的载物台上,调整显微镜的方向使显微镜下的半反射镜将光反射到牛顿环装置上，如图20-1（a）。调节显微镜的目镜直到看清“十”字叉丝，降低显微镜筒，使它靠近牛顿环装置的表面，然后慢慢往上调节必要时调节下方的反光镜，直到看清牛顿环图样为止。转动鼓轮，使显微镜筒大约在主尺中间的位置。移动牛顿环装置，使“十”字叉丝的交点在牛顿环中心，同时转动目镜使横向叉线平行于主尺。顺时针转动鼓轮，使叉丝左移，同时读出叉丝越过暗纹的数目，读到34环停止移动，然后逆时针慢慢转动鼓轮，使叉丝右移，当叉丝在第32、30、26、24、22、20、18、16、14、12、10暗纹的中心时读数。再继续向右移使叉丝越过牛顿环中心，当叉丝在第10、12、14、16、18、20、22、24、26、28、30、32暗纹中心时读数计算各环的直径测量值。把牛顿环装置转90度后，重复第3、4步。并计算各环直径测量平均值。并用逐差法处理数据。6实验教学的重点与难点重点：要掌握干涉原理难点：装置调节和数环数实验中容易出现的问题仪器轻拿轻放，避免碰撞。镜头不可用手触摸，有灰尘时用擦镜纸轻轻拂去不能用力擦拭。调焦及调鼓轮时不可超出可调范围。为防止产生螺距误差，测量过程中鼓轮只能往一个方向转动，不许中途回倒鼓轮。8实验参考数据表1曲率半径较小的数据（λ=5.893×10-4mm）k(mm)1027.34522.5304.81527.22222.4004.8224.81823.2131227.54122.3225.21927.43522.2025.2335.22627.3111427.73522.1455.59027.60822.0105.5985.59431.2931627.90721.9625.94527.79521.8355.9605.95235.4261828.07921.7886.29127.96521.6686.2976.29439.6142028.23521.6326.60328.12521.5086.6176.61043.6922228.38521.4806.90528.26821.3556.9136.90947.7342428.53121.3557.19628.41521.2107.2057.20051.8402628.65521.1957.47028.55521.0727.4837.47655.8902828.80521.0687.73728.68520.9357.7507.74459.9703028.94120.9358.00628.80820.8058.0038.00464.0643229.06220.8088.25428.94020.6888.2528.25368.112nm1023.2132247.73424.52124.5101227.3112451.84024.5291431.2932655.89024.5971635.4262859.97024.5441839.6143064.06424.4502043.6923268.11224.420表2曲率半径较大的数据k(mm)1029.80520.0159.79029.74019.8359.9059.84896.9831230.23819.57510.66330.19019.39510.79510.729115.1111430.64819.17511.47330.59518.99011.60511.539133.15481631.02518.79512.23030.96518.60212.36312.296151.1921831.37518.44512.93031.32518.25013.07513.002169.0522031.70518.11513.59031.66217.90813.75413.672186.9242232.02517.79514.23031.98517.58514.40014.315204.9192432.32517.48814.83732.28517.28515.00014.918222.5472632.62817.19515.43335.58516.98515.60015.516240.7462832.90816.93015.97832.86216.69516.16716.072258.3093033.17816.64816.53033.14816.42516.73216.631276.5903233.43016.38817.04233.41516.16517.25017.146293.985nm1096.98322204.919107.936107.44812115.11124222.547107.43614133.14826240.746107.59816151.19228258.309107.11718169.05230276.590107.53820186.92432293.985107.0619实验结果检查方法主要是看数据有没有忽大忽小。随着环数的增加，半径越来越大。