牛顿环测量曲率半径实验报告

代入式( 5)得透镜曲率半径的计算公式对给定的装置, R 为常数,暗纹半径

(6)7)

k 的增大,条纹越来越细。

同理,如果rk是第k级明纹,则由式(1)和(2)得

8) 和级数 k

9)

(的平方根成正比,即随着

代入式( 5),可以算出

10)

(11)

由式(8)和(10)可见,只要测出暗纹半径(或明纹半径),数出对应的级数 k, 即可算出R。

在实验中,暗纹位置更容易确定,所以我们选用式(8)来进行计算。 在实际问题中,由于玻璃的弹性形变及接触处不干净等因素, 能是一个理想的点接触。这样一来,干涉环的圆心就很难确定, 接触处,到底包含了几级条纹也难以知道,这样级数 直接用于实验测量。

在实验中,我们选择两个离中心较远的暗环,假定他们的级数为 直径dm= 2r m,dn = 由此得出

n

透镜和玻璃板之间不可 rk就很难测准,而且在

k也无法确定,所以公式(8)不能

m和n,测出它们的

,贝U由式(8)有

(11)

从这个公式可以看出,只要我们准确地测出某两条暗纹的直径,准确地数出级数 和n之差(m-n)(不必确定圆心也不必确定具体级数

m

m和 n),即可求得曲率半径 R。

4.实验内容 1 . ?观察牛顿环

将牛顿环放置在读数显微镜镜筒和入射光调节架下方,调节玻璃片的角 度,使通过显微镜目镜观察时视场最亮。

调节目镜, 看清目镜视场的十字叉丝后, 使显微镜镜筒下降到接近牛顿环 仪然后缓慢上升, 直到观察到干涉条纹, 再微调玻璃片角度和显微镜, 使条纹 清晰。

2.? 测牛顿环半径

使显微镜十字叉丝交点和牛顿环中心重合, 并使水平方向的叉丝和标尺平 行(与显微镜移动方向平行) 。记录标尺读数。

转动显微镜微调鼓轮, 使显微镜沿一个方向移动, 同时数出十字叉丝竖丝 移过的暗环数,直到竖丝与第 N环相切为止(N根据实验要求决定)。记录标 尺读数。 3.? 重复步骤 2 测得一组牛顿环半径值,利用逐差法处理得到的数据,得到牛顿 环半径R和R的标准差

5. 数据处理及结果 :

6. 实验小结

结论:所用牛顿环半径为 1.605m, 标准差为 94.59mm。 误差分析:主要来源于读数时产生的误差。

在仿真实验中,鼠标点击旋钮时,每次的转动幅度较大,叉丝无法准确地与条 纹相切,所以记录数据不准确

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