牛顿环实验报告(课堂PPT)

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牛顿环 ppt课件

R
r2 km

(k

m)R
r
R

r2 km

r2 k
m
2r
13
例、如图，用单色光垂直照射在牛顿环装置上，当平凸透镜垂直向上缓慢平移远离平板玻璃时，将观察到还状条纹如何变化？
向中心收缩
例、整个装置不动，而在凸透镜与平板玻璃之间充以折射率为n的透明介质，条纹如何变化？
向中心收缩
14
例、用波长为的单色光垂直照射在牛顿5源自 6光程差 2nd
2
R
r
d
k (k 1,2,) 明纹
(k 1) (k 0,1,) 暗纹
2
dk

(k

1) 2

2n
明纹
dk

k
2n
暗纹
相邻两级明环或相邻两级暗环对应的厚度差为/2n 7
rk2 R2 (R d)2 2dR d 2
环装置上，若使平凸透镜垂直向上缓慢平移远离平板玻璃，从透镜顶点与平面玻璃接触到两者距离为d的移动过程中，移过视场中某固定观察点的条纹数目为多少？
N d
/2
15
例、在图示的三种材料构成的牛顿环装置中，用单色光垂直照射，在反射光中观察到干涉圆环，
D 在接触点P形成的圆斑为：【】
（A）全明；（B）全暗；（C）右半部明、左半部暗；（D）左半部明，右半部暗。
(k 1,2,3,) (k 0,1,2,)
从反射光中观测，中心点是暗点还是亮点？从透射光中观测，中心点是暗点还是亮点？
d=0,两反射光的光程差 =/2，为暗斑。
d=0,两透射光的光程差等于零，为亮斑。

用牛顿环测透镜的曲率半径ppt课件

用法:
1.调节目镜，使十字叉丝清晰并竖直；
2.调节调焦手轮，在目镜中观察，使被测物成像清晰。
3.转动测微手轮，使十字叉丝对准被测物体起点，移动测微手轮一次对准被测物像上的两个位置，读出相应的读数，则两者之差即为被测物两位之间距离。
牛顿环仪
1.构成：待测平凸透镜+平玻璃片叠合装在金属框架中。
R
d m
d k d m d k 4m k
12
四、实验内容与步骤
1、调节牛顿环螺丝松紧适宜；环纹处于中心；环纹不能有明显的形变。
2、调节移测显微镜
1）调节显微镜镜筒位置；放置牛顿环与镜筒共轴。 2）摆放钠灯，调节450反射镜，使显微镜视场明亮。 3）调节目镜，使十字叉丝清晰并竖直； 4）调节焦距旋钮，使牛顿环纹清晰。
4、计算用逐差法测透镜曲率半径，计算平均值。
干涉圆环直径的测量方法
Dm 左xm 右xm
m级 k级
左xm 左xk 右xk 右xm
Dk 左xk 右xk
15
数据记录：
其中m-k=10
级数
m
20
左位置（mm）
右
直径（mm）
dm
级数
k
10
左位置（mm）
右
直径（mm）
dk
dm+dk（mm）
dm-dk（mm）
注意：钠光灯不能反复开启，不可摇晃。
二、实验原理
1、干涉条件频率相同、振动方向一致、相位差保持恒定。
现象：当一束光垂直的照在平凸透镜时，从其上方可观察到一种新接触点为圆心的内疏外密的同心圆环。
产生原因：平凸透镜与平面镜之间形成一空气薄膜，理解出点等距离的地方，厚度相同。若单色光平行近垂直的射在入射面时，则空气膜上下表面反射的光将互相干涉，形成明暗条纹。

牛顿环测平凸透镜曲率半径PPT精选文档

实验中采用暗环条件，测量平凸透镜的曲率半径
k级明纹 rk2 k 2 1 R k1 ,2 ,3 ,L
e r2 2R
k
23
公式演变
1.压力会使平板玻璃和平凸透镜的接触点变为圆斑（甚至不规则），导致各暗环的中心不能确定。
2.灰尘会引起附加的光程差，导致各暗环的绝对级次不能确定。
3.中心为暗斑时，可能会覆盖其附近的几级条纹，因此直接数级数时，也会数不准，影响实验结果
22
☆分析光程差，取n =1(考虑半波损失)
2e2 （ k2k,1k)2 ,1,k2, 0(,加 1,2强 ,)(减弱 )
☆目的: 消去e 计算环的半径Ｒ
r 2 R 2 ( R e ) 2 2 e R e 2
k 级暗环 r k k R k 0 ， 1 ,2 ,3 ,L
e 得： (e<<R) 略去 2
20
实验原理
在空气厚度为e的地方，上下表面反射光的光程差为2e+λ/2，其中后一项是 “半波损失”。光程差为(2k+1) λ/2处为干涉暗条纹，得到曲率半径计算公式：
R rm2rn2 Dm 2Dn2
(mn) 4(mn)
21
牛顿环4(m n)
dA1 dB1
18
读数显微镜
读数标尺
读数盘
读数显微镜：由显微镜与移动测量装置组成
目镜上下移动旋钮物镜水平移动旋钮
显微镜：由目镜、分划板和短焦距物镜组成
19
钠灯
钠光灯是一种气体放电灯。在放电管内充有金属钠和氩气。开启电源的瞬间，氩气放电发出粉红色的光。氩气放电后金属钠被蒸发并放电发出黄色光。（应予热五分钟再开始测量）。钠光在可见光范围内两条谱线的波长分别为589.59nm和589.00nm。这两条谱线很接近，取其平均值589.30nm为波长，所以可以把它视为准单色光源

牛顿环PPT课件

实验仪器——读数显微镜
读数显微镜的Байду номын сангаас构和原理
读数显微镜是用于精确测量微小长度的专用显微镜，它
主要由用于螺旋测微装置和用于观察的显微镜两部分组成。
E12
如图2.1-7是实验室常用的读数显微镜之一。
测微鼓轮A的周边上刻有100个分格。鼓轮旋转一周，显
微镜筒水平移动1mm，每转一分格，显微镜筒将移动0.01mm
径R，相反，当R已知时，即可算出λ。但由于两接触镜面之间难免附着尘埃，并且在接时难免发生弹
性形变，因而接触处不可能是一个几何点，而是一个圆斑，所以近圆心处环纹比较模糊和粗阔，以致
难以确切判定环纹的干涉级数m，即干涉环纹的级数和序数不一定一致。这样，如果只测量一个环纹
的半径，计算结果可能有较大的误差。为了减少误差，提高测量精度，必须测量距中心较远的、比较
• 波是物质的一种形式。
波的干涉现象是波的特有表现形式之一。
产生干涉称为相干波。（上图水波的干涉现象）
• 阳光照射下皂膜上的彩色花纹和水面油膜上的彩色花纹是我们最常见的光的干涉现象。（下图皂膜上的干涉现象）
言
预习提示
➢牛顿环产生干涉现象的原理及测量曲率半径的理论公式推导。
➢移测显微镜的结构及使用方法。 ➢设计用逐差法处理原始数据记录表。
实验目的
➢熟悉光路调整 ➢观察反射式牛顿环的干涉图样 ➢测量平凸透镜的曲率半径
实验仪器——实物图目镜
主尺 1mm
游标尺 0.01mm
调焦手轮
测量手轮
半反射镜牛顿环
实验仪器——光路示意图
光线经半反射镜M反射后，将改变方向，垂直向下照射在牛顿环上，在牛顿环上产生干涉条纹，此干涉条纹作为物再经半反射镜透射进入读数显微镜。再经读数晃微镜的物镜成像在叉平面上，经目镜放大成像在人的视网膜上。

牛顿环实验.ppt

设ek表示P点处空气层的厚度，则空气层下表面的反射光比上表面的反射光多走的路程为2ek，且由于在下表面处光由光疏媒质射入光密媒质，有位相突变Л故上下表面反射的二相干光的总光程差为：△=2ek+λ/2 (1) 由干涉条件可知，当 △=2ek+λ/2=Kλ 时，为亮条纹(2) △=2ek+λ/2=(2K+1) λ/2 时，为暗条纹 (3) 式中K=0，1，2，3为干涉条纹的级次。由图一中可见： R2=(R—ek)2+rk2 ∴ rk2=2Rek-ek2 ∵ R>>ek故ek2 可忽略 ∴ ek=rk2/2R (4) 上式说明： ek与 rk 的平方成正比，所以离开中心愈远，光程差增加愈快，故牛顿环干涉条纹是离开中心愈远，条纹愈密，干涉级次愈高，将（3）式的代入（4）式，整理后可得： rk2=KλR (5) 式得Dk2=(2rk)2=4KRλ； Dk+m2=(2rk+m)2=4(K+m)Rλ 所以D2k+m—D2K=4mRλ 故 R=( D2k+m—D2K)/4mλ (6)
次数 1 2 3 d左20 d左15 d右15 d右20 D15 D20 R 平均
[注意事理] 注意事理] 1．图三中的玻璃镜片和平凸透镜组装在一个框架里就构成牛顿环仪，框架上面的三个调节螺丝，可以使干涉条纹的中心大致固定在平凸透镜的光轴上，但绝不要将这三个螺钉拧紧，以免玻璃破裂。 [参考书目] 参考书目] 《物理实验》天津大学出版社《大学物理实验》航空工业出版社《大学物理实验学》中国铁道出版社思考题] [思考题] 1、牛顿环与劈尖干涉有什么相同与不同之处？ 2、牛顿环的各环是否等宽？环的密度是否均匀及如何解释？
牛顿环
[摘要] 摘要] 干涉：频率相同的两束光经过不同的路径到达同一点后相遇而叠加，就会出现某些点的光加强，某些点的光减弱，从而出现明暗相间的条纹，如果是复色光则出现彩色条纹，这种现象叫做光的干涉现象。实验目的、要求] [实验目的、要求] 1、观察光的干涉现象。 2、利用干涉条纹测量凸透镜的曲率半径。实验原理] [实验原理] 取一曲率很小的平凸透镜A、将其凸面放在一片平玻璃B上，则在玻璃面之间就形成一个很薄的近似劈尖的空气层（如图一（a）所示）,当有平行光垂直射入平凸透镜时,则在空气层的上下两表面所反射的光线就会发生干涉,空气层厚度相等的地方出现一条干涉条纹．其干涉条纹的整个图样是：以接触点O为圆心的许多同心圆环,中心O为一暗点,愈向四周,条纹间的距离也逐渐变窄.这样的等厚干涉条纹称为牛顿环.(如图一(b)所示)．

大学物理实验报告ppt课件

(dm2 dn2 )
dm2
d
2 n
2
0.2 589 .3
2
1 30 .0 2
0.12 0.12
0 .22
2
60 .90
1 .15 10 7 2 .22 10 5 1 .31 10 5
0 .0060
R
R
R R
861 0 .0060
（6 mm ）
R R R （ 861 6） m精m选PPT课件
精选PPT课件
24
宇宙引力波的测量
激光干涉仪最令人感兴趣的应用
之一也许是对引力波的测定。爱因
斯坦曾推测，诸如星体爆炸，黑洞
撞击和宇宙“最初”的大碰撞之类
的强烈天文事件可能形成引力波。
但由于这种波如果存在的话也非常
弱，因此，几十年来从未能探测到，
也无法确定其是否存在。
精选PPT课件
25
此课件下载可自行编辑修改，供参考！感谢您的支持，我们努力做得更好！
dm
1 0 .2 8 3 1 0 .2 0 2 1 0 .0 9 2 9 .9 9 0 9 .8 8 5
n
20
19
18
17
16
右
2 0 .6 6 5 2 0 .7 4 9 2 0 .8 2 5 2 0 .9 1 0 2 0 .9 8 9
左
2 7 .3 8 9 2 7 .3 0 0 2 7 .2 2 8 2 7 .1 4 7 2 7 .0 6 0
17
八、问题讨论
1、本实验是用什么方法处理数据的？此法有何优点？
答：是用逐差法处理数据的。优点为：可以充分利用数据，体现出多次测量的优点，减小了测量误差。
精选PPT课件

光学实验必读- 牛顿环幻灯片.

进入实验室先不要盲目乱动仪器，所有的电源开关不要随意闭合。
光学仪器一般都比较精密,光学元件都是用光学玻璃经多项技术加工而成, 其光学表面加工尤其精细,有的还镀有膜层,因此使用时要特别小心。
使用和维护光学仪器时应注意以下方面：
1.在使用仪器前必须认真阅读仪器使用说明书，详细了解仪器的结构,工作原理,调节光学仪器时要耐心细致,切忌盲体讲解；
• 2.演示实验；
• 3.进行预习测试。
2.使用光学仪器时,应轻拿轻放,避免受震磕碰。光学元件使用完毕, 必须放回光学元件盒内。
3.保护好光学元件的光学表面,不能用手触及光学表面,以免印上汗渍和指纹。 4.对于镀膜光学表面的污迹和光学表面起雾等现象及时送实验室专门处理,学生不要自行处理。 5.使用激光光源时切不可直视激光束,以免灼伤眼睛。

牛顿环实验报告.(课堂PPT)

空气隙的等厚干涉条纹是一组明暗相间的同心环。该干涉条纹最早被牛顿发现，北方民族大学物理实验中心
Fundamental physics experim9ent
实验原理
空气薄层中，任一厚度e处上下表面反射光的干涉条件：
λ kλ
k = 1,2,3 明条纹
2e + = 2 (2k +1) λ 2
北方民族大学物理实验中心 Fundamental physics experim4ent
实验仪器
读数显微镜钠灯牛顿环
北方民族大学物理实验中心 Fundamental physics experim5ent
实验仪器
钠光灯
钠光灯是一种气体放电灯。在放电管内充有金属钠和氩气。开启电源的瞬间，氩气放电发出粉红色的光。氩气放电后金属钠被蒸发并放电发出黄色光。
钠光在可见光范围内两条谱线的波长分别为589.6nm和589.0nm。这两条谱线很接近，所以可以把它视为单色光源，并取其平均值 589.3nm为波长。
北方民族大学物理实验中心 Fundamental physics experim6ent
实验仪器
读数显微镜
读数标尺
读数盘
目镜
上下移动旋钮
物镜水平移动旋钮
牛顿环干涉
北方民族大学物理实验中心
Fundamental physics experiment
1
牛顿环简介
17世纪初，物理学家牛顿在考察肥皂泡及其他薄膜干涉现象时，把一个玻璃三棱镜压在一个曲率已知的透镜上，偶然发现干涉圆环，并对此进行了实验观测和研究。他发现，用一个曲率半径大的凸透镜和一个平面玻璃相接触，用白光照射时，其接触点出现明暗相间的同心彩色圆环，用单色光照射，则出现明暗相间的单色圆环。这是由于光的干涉造成的，这种光学现象被称为 “牛顿环”。

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牛顿环干涉
北方民族大学物理实验中心
Fundamental physics experiment
1
牛顿环简介
17世纪初，物理学家牛顿在考察肥皂泡及其他薄膜干涉现象时，把一个玻璃三棱镜压在一个曲率已知的透镜上，偶然发现干涉圆环，并对此进行了实验观测和研究。他发现，用一个曲率半径大的凸透镜和一个平面玻璃相接触，用白光照射时，其接触点出现明暗相间的同心彩色圆环，用单色光照射，则出现明暗相间的单色圆环。这是由于光的干涉造成的，这种光学现象被称为 “牛顿环”。
北方民族大学物理实验中心 Fundamental physics experim4ent
实验仪器
读数显微镜钠灯牛顿环
北方民族大学物理实验中心 Fundamental physics experim5ent
实验仪器
钠光灯
钠光灯是一种气体放电灯。在放电管内充有金属钠和氩气。开启电源的瞬间，氩气放电发出粉红色的光。氩气放电后金属钠被蒸发并放电发出黄色光。
北方民族大学物理实验中心 Fundamental physics experim7ent
牛顿环
实验仪器
平凸透镜与平板玻璃组合成牛顿环实验样品。
平凸透镜
平板玻璃
北方民族大学物理实验中心 Fundamental physics experim8ent
实验仪器
牛顿环
将一曲率半径相当大的平凸玻璃透镜放在一平面玻璃的上面，则在两者之间形成一个厚度随直径变化的空气隙。
北方民族大学物理实验中心 Fundamental physics experi1m5ent
思考题
1．是否可以用弦长取代牛顿环直径？ 2. 用同样的方法能否测定凹透镜的曲率半径。
北方民族大学物理实验中心 Fundamental physics experi1m6ent
17
1.调节显微镜的焦距时，应使物镜筒从待测物移开，使物镜筒自下而上地调节。严禁将镜筒反向调节，以免碰伤和损坏物镜和待测物。
2.在整个测量过程中，十字叉丝中的一条线必须与主尺平行，十字叉丝的走向应与待测物的两个位置连线平行，同时不要将待测物移动。 3.测量中的测微鼓轮只能向一个方向转动，以防因螺纹中的空程而引起的误差。
北方民族大学物理实验中心 Fundamental physics experi1m2ent
实验内容与要求
3. 取m=15，n=5。横向改变显微镜筒位置，使叉丝由第15圈外向第15圈移动直至叉丝交点与之重合，读取C15，继续朝同一方向移动叉丝至第5 圈读取C5 ；仍按原方向移动叉丝（为防止产生空程差），越过中央暗环，按同样方法读取C'5 、 C'15 。 4. 将牛顿环旋转若干角度，重复以上测量共6次。
暗条纹
北方民族大学物理实验中心 Fundamental physics experi1m0ent
实验原理
r 2 R2 (R e)2 2 Re e2
R e
略去e2
e r2
2R
各级明、暗干涉条纹的半径：
r (2k 1)R
2
r kR
k 1,2,3 k 0,1,2
明条纹暗条纹
R
Dm2
钠光在可见光范围内两条谱线的波长分别为589.6nm和589.0nm。这两条谱线很接近，所以可以把它视为单色光源，并取其平均值 589.3nm为波长。
北方民族大学物理实验中心 Fundamental physics experim6ent
实验仪器
读数显微镜
读数标尺
读数盘
目镜
上下移动旋钮
物镜水平移动旋钮
北方民族大学物理实验中心 Fundamental physics experi1m3ent
数据记录和处理
牛顿环数据记录表
单位：mm
次数 1 2 3 4 5 6 C15
C5 C’15 C’5 D15 D5
北方民族大学物理实验中心 Fundamental physics experi1m4ent
注意事项
空气隙的等厚干涉条纹是一组明暗相间的同心环。该干涉条纹最早被牛顿发现，北方民族大学物理实验中心
Fundamental physics experim9ent
实验原理
空气薄层中，任一厚度e处上下表面反射光的干涉条件：
λ kλ
k = 1,2,3 明条纹
2e + = 2 (2k +1) λ 2 k = 0,1,2
北方民族大学物理实验中心 Fundamental physics experim2ent
内容
1 2 3 4
5 6
实验目的实验仪器实验原理实验内容和要求
数据记录和处理
思考题
北方民族大学物理实验中心 Fundamental physics experim3ent
实验目的
1. 观察等厚现象，考察其特点。 2. 掌握一种测量透镜曲率半径的方法。 3. 学习使用读数显微镜。
Байду номын сангаас4m
Dn2
n
如波长已知，可用此法求出透镜曲率半径；
反之亦然。
北方民族大学物理实验中心 Fundamental physics experi1m1ent
实验内容与要求
1. 光源对准目镜筒上的45°平板玻璃，调节平板玻璃方向，使光垂直照在平凸透镜装置上。此时通过目镜可以看到明亮的黄色背景。 2. 被测物体放到载物平台上，调节目镜清晰地看到十字叉丝，然后由下向上移动显微镜镜筒（为防止压坏被测物体和物镜，不得由上向下移动！），看清牛顿干涉环。