《大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)——光的等厚干涉現(xiàn)象與應(yīng)用》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)——光的等厚干涉現(xiàn)象與應(yīng)用（22頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、光的等厚干涉現(xiàn)象與應(yīng)用 暢理藜驗(yàn)中心 一. 實(shí)驗(yàn)?zāi)康? 二. 實(shí)驗(yàn)原理 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 四.注 事項(xiàng) 實(shí)驗(yàn)?zāi)康? 丄觀察等厚干涉現(xiàn)象。 丄學(xué)習(xí)用牛頓環(huán)測(cè)量球面曲率半徑的原理和方 法。 丄學(xué)會(huì)使用鈉光燈及熟煉使用讀數(shù)顯微鏡。 實(shí)驗(yàn)原理 ?等厚干涉 r=i r=i 當(dāng)光源照到一塊由透明介質(zhì)做的薄膜上時(shí)，光在薄膜的上表面被分 割成反射和折射兩束光（分振幅），折射光在薄膜的下表面反射后， 又經(jīng)上表面折射，最后回到原來(lái)的媒質(zhì)中，在這里與反射光交迭，發(fā) 生相干。只要光源發(fā)出的光束足夠?qū)挘喔晒馐慕坏鼌^(qū)可以從薄膜 表面一直延伸到無(wú)窮遠(yuǎn)。 薄膜厚

2、度相同處產(chǎn)生同一級(jí)的干涉條紋，厚度不同處產(chǎn)生不同級(jí)的干 涉條紋。這種干涉稱(chēng)為等厚干涉。  二.用牛頓環(huán)測(cè)透鏡的曲率半徑 l=i 牛頓環(huán)儀是由一個(gè)曲率半徑很大的平凸透鏡的凸面與一個(gè) 平面玻璃接觸在一起構(gòu)成，平凸透鏡的凸面與玻璃片之間的空 氣層厚度從中心接觸點(diǎn)到邊緣逐漸增加。 C 牛頓環(huán)儀 當(dāng)用平行單色光垂直照射到牛頓環(huán)儀上時(shí)，一部分光線在 空氣層的下表面反射，一部分光線在空氣層的上表面反射， 這兩部分光有光程差，它們?cè)谄酵雇哥R的凸面附近相遇而發(fā) 生干涉。當(dāng)我們用顯微鏡來(lái)觀察時(shí)，便可清楚地看到中心是 一暗圓斑，而周?chē)窃S多明暗相間、間隔逐漸減小的同心環(huán), 稱(chēng)為牛頓環(huán)。它屬于

3、等厚干涉條紋。  k級(jí)干涉圓環(huán)對(duì)應(yīng)的兩束相干光的光程差為: 2% +巳 由干涉條件可知: 3 = 2ek + — = kA 2 5 二 2勺+* 二（2k+l/ k 2 2 k二123,…，兄條紋 k二0」2…，暗條紋 勸透鏡的曲率半徑，乙為第傾干涉環(huán)的半徑，由幾何關(guān)系可得: R2=（RyQF 所以rk = 2ekR~el ,由于R»ek, &可忽略， 因此得到： rk 2R （此式說(shuō)明：〈與 斥成正比，即離開(kāi)中心 愈遠(yuǎn)，光程差增加愈快，因此，干涉環(huán)愈 密。） 整理后得: kA 上式若已知；I，測(cè)出第E級(jí)暗條紋的半徑々，

4、便可算出透鏡的曲率半徑R。 在實(shí)驗(yàn)中不能直接用R 丄 公式，原因有二: kA ①實(shí)際觀察牛頓環(huán)時(shí)發(fā)現(xiàn)，牛頓環(huán)的中心不是一個(gè) 點(diǎn)，而是一個(gè)不甚清晰的暗或亮的圓斑。其原因是 透鏡與平板玻璃接觸時(shí)，由于接觸壓力引起形變， 使接觸處為一圓面，而圓面的中心很難定準(zhǔn)，因此a 不易測(cè)準(zhǔn)； ②鏡面上可能有灰塵等存在而引起一個(gè)附加厚度， 從而形成附加的光程差，這樣，絕對(duì)級(jí)數(shù)也不易定 準(zhǔn)。 對(duì)R唱進(jìn)行處理,首先取暗環(huán) 以=2幾，則可寫(xiě)成： 為了克服這些困難, 直徑

5、么來(lái)替代半徑心， D： = 2kR九 再采用逐差法，以消除附加光程差帶來(lái)的誤差，若m與n級(jí)暗 環(huán)直徑分別幾與殳, 則：D； = 4mia D： = 4風(fēng) 兩式相減得： d? _ d? r _ m n 4(m-n)2 上式只出現(xiàn)相對(duì)級(jí)數(shù)(m-n),無(wú)需知道待測(cè)暗環(huán)的絕對(duì)級(jí) 數(shù)，而且由于分子是D： — D；,通過(guò)幾何分析可知，即使 牛頓環(huán)中心無(wú)法定準(zhǔn)，也不會(huì)影響R的準(zhǔn)確度。 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 丄用牛頓環(huán)測(cè)定透鏡的曲率半徑 1 ?熟悉讀數(shù)顯微鏡的使用方法 鎖緊手輪 測(cè)微鼓輪 標(biāo)尺 45?？烧{(diào)式半反鏡  2 ?調(diào)整測(cè)量裝置。 1).調(diào)整半反鏡，使讀數(shù)顯微鏡的目鏡中

6、看到均勻明 亮的光場(chǎng)。 2) ?調(diào)節(jié)讀數(shù)顯微鏡的目鏡，使十字叉絲清晰、無(wú)視 差。調(diào)節(jié)讀數(shù)顯微鏡的物鏡調(diào)節(jié)螺釘，置鏡筒于最低 位置，然后，邊觀察邊升高物鏡，直至在目鏡中觀察 到清晰的牛頓環(huán)。 3 ?測(cè)量牛頓環(huán)的直徑使干涉圓環(huán)中心在視場(chǎng)中央，仔 細(xì)觀察干涉條紋的特點(diǎn)。 3 4?讀數(shù)顯微鏡的讀數(shù)方法 主尺的分度值為1mm，測(cè)微鼓輪共有100個(gè)刻度，其份度值為 0. 01mm,可估讀到0?001 mu O 10 20 30 40 主尺 15mm 測(cè)微鼓輪 0>506mm 最后讀數(shù)為：15.506mm 1?在測(cè)量時(shí)，讀數(shù)顯微鏡的測(cè)微鼓輪應(yīng)沿一個(gè)方向轉(zhuǎn)動(dòng)，中途不 2. 環(huán)數(shù)不可數(shù)錯(cuò)，在數(shù)的過(guò)程中發(fā)現(xiàn)環(huán)數(shù)有變化時(shí)，必須重測(cè)。 3. 測(cè)量中，應(yīng)保持桌面穩(wěn)定，不受振動(dòng)，不得觸動(dòng)牛頓環(huán)裝置, 否則重測(cè)。