光的等厚干涉实验预习报告举例

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肇 庆 学 院

机械与汽车工程 学院 大学物理实验 课 实验预习报告

18 级 车辆(1) 班 2B 组 学号 号 姓名: 实验合作者 实验日期 年 月 日 老师评定

实验题目:光的等厚干涉实验

【实验目的】

观察牛某某产生的等厚干涉条纹,加深对等厚干涉现象的认识。

掌握测量平凸透镜曲率半径的方法。

【实验仪器】(到实验室再记录仪器名称及型号)

【简要原理】

如图 3 所示,在平面玻璃板 BB'上放置一曲率半径为 R 的平凸透镜 AOA',两者之间便形成一层空气薄层。当用单色光垂直照射下来时,从空气上下两个表面反射的光束 1 和光束 2 在空气表面层附近相遇产生干涉,空气层厚度相等处形成相同的干涉条纹,这种干涉现象称为等厚干涉。此等厚干涉条纹最早由牛顿发现,故称为牛某某。在干涉条纹上,光程差相等处, 是以接触点 O 为中心,半径为 r 的明暗相间的同心圆,r、d、R 三者关系为

d = r2

2R d

因 R?d(R 为几米,d 为几分之一厘米)。所以

(1)

光程某某

d = r2

2R

XXXXX = 2d — h

2



(2)

r2 h

XXXXX = R — 2 (3)

(3)式是进入透镜的光束,光束1先由透镜凸面反射回去,光束 2 穿过透镜进入空气膜后,由平面玻璃板反射形成的光程差,式中XXXXX/2 为额外光程差。

在反射光中见到的亮环

在反射光中见到的暗环

r 2 — h R 2

= 2k h

2

(4)

式中k =0,1,2,XXXXX,

从上观察,以中心暗环为准,则有

r 2 — h R 2

= (2k — 1) h

2

(5)

r2=kXXXXXXXXXXXXXXXR  r 2 ? k ? ? ? R ???????????????????????????????????????????????(?)

?? 可见,测出条纹的半径r,依(5)式便可计算出平凸透镜的半径R。

实 验 步 骤 1.光路调节

将读数显微镜装在架上,接通钠灯电源后经过大约5分钟灯泡发出较强的钠黄光,然后转动半透半反镜的镜框,使镜面与显微镜光轴成45XXXXX角,钠黄光被反射到牛某某套件上,显微镜视场即出现一系列明暗相间的同心环。然后钮锁紧45XXXXX镜子。

利用“牛某某”套件上的左某某、右前和中后3个调节螺丝配合调节,把干涉环的环心调到显微镜分划板中心的十字叉丝的交点重合,

转动目镜,对分划板聚焦,然后转动调焦旋钮,直到视场内干涉环普遍清晰,并且与叉丝之间无视差。消视差调节必须耐心地配合目镜调焦仔细操作。

转动物镜调节手轮,调节显微镜镜筒与牛某某装置之间的距离。先将镜筒下降,使45度玻璃片接近牛某某装置但不能碰上,然后缓慢上升,直至在目镜中看到清晰的十字准线和牛某某像。

观察牛某某

通过上面4点调节,要达到下面的观察效果:使目镜中的十字叉丝及刻度数字清晰无重影,牛某某纹清晰,并且通过上面第3点和第7点调节尽可能使环纹中间的暗纹处于视场中央,即十字竖线处于刻度3mm 附近,同时十字交叉点在环纹暗纹中点.

测量1环到19环的直径

转动上第1个图第7点所指的读数鼓轮,观察十字准线从中央缓慢向左移至23环,然后反方向自左侧

23环向右移动,当十字准线竖线与19环外侧相切时,记录读数显微镜上的位置读数x19然后继续转动鼓轮,

使竖线依次与各环外侧相切,并记录读数到左侧第1环。过了第1环后继续往右转动鼓轮,并注意读出环的顺序,直到十字准线回到牛某某中心,核对该中心是否是 k = 0。

继续按原方向转动读数鼓轮,越过干涉圆环中心,记录十字准线与右边各内侧相切时的读数到右侧第19环,继续原来转动方向把十字叉丝转动到右侧的第23环,注意从左侧23环移到右侧23环的过程中鼓轮不能倒转。

然后反方向自右侧23环向左移动,当十字准线竖线与19环内侧相切时,记录读数显微镜上的位置读数x19然后继续转动鼓轮,使竖线依次与各环内侧相切,并记录读数到右侧第1环。过了第1环后继续往左转动鼓轮,并注意读出环的顺序,直到十字准线回到牛某某中心,核对该中心是否是 k = 0。

继续按原方向转动读数鼓轮,越过干涉圆环中心,记录十字准线与左边各外侧相切时的读数到右侧第19环,继续原来转动方向把十字叉丝转动到左侧的第23环,注意从右侧23环移到左侧23环的过程中鼓轮不能倒转。

按上述步骤重复测量3次,将牛顿暗环位置的读数填入自拟表中。

数据处理记录

(1)测量1环到19环左右两边暗环各环位置

环序 n

第一次测量

第二次测量

第三次测量





左边暗环外切

边读数

右边暗环内切边

读数

左边暗环外切

边读数

右边暗环内切边

读数

左边暗环外切边

读数

右边暗环内切边

读数





xn1(m m)

xn1XXXXX(m m)

xn2(m m)

xn2XXXXX(m m)

xn3(m m)

xn3XXXXX(m m)



1















2















3















4















5















6















7















8















9















10















11















12















13















14















15















16















17















18















19















注 意 事 项 1.使用读数显微镜时,为避免引进螺距差,移测时必须向同一方向旋转,中途不可倒退。

2.调节 H 时,螺旋不可旋得过紧,以免接触压力过大引起透镜弹性形变。

3.实验完毕应将牛某某仪上的三个螺旋松开,以免牛某某变形。

思 考 题 1.牛某某干涉条纹一定会成为圆环形状吗?其形成的干涉条纹定域在何处?

2.从牛某某仪透射出到环底的光能形成干涉条纹吗?如果能形成干涉环,则与反射光形成的条纹有何不同?

3.实验中为什么要测牛某某直径,而不测其半径?

4.实验中为什么要测量多组数据且采用多项逐差法处理数据?

5.实验中如果用凹透镜代替凸透镜,所得数据有何异同?

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