牛顿环实验报告

牛顿环

实验题目…………………………１

实验目的…………………………２

实验仪器…………………………３

实验原理…………………………４

实验步骤…………………………５

实验数据记录……………………６

实验数据处理……………………７

实验误差分析……………………８

一,实验题目：牛顿环

二,实验目的：1，练习平凹镜曲率半径的测定方法。

2，观察等厚现象,考察其特点。

3，学习使用读数显微镜。

三,实验仪器：

1，牛顿环支架 6，二维平移底座

2，牛顿环组件 7，干版架

3，半透半反玻璃（分束器） 8，升降调节座

4，显微镜 9，钠灯

5，测微目镜 10，升降调节座

四,实验原理：

牛顿环是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。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，所以称为牛顿环。

利用透明薄膜(空气层)上下表面对人射光的依次反射，人射光的振幅将分成振幅不同且有一定光程差的两部分，这是一种获得相干光的重要途径。由于两束反射光在相遇时的光程差取决于产生反射光的薄膜厚度，同一条干涉条纹所对应的薄膜厚度相同，这就是等厚干涉。将一块曲率半径R 较大的平凸透镜的凸面置于光学平板玻璃上，在透镜的凸面和平板玻璃的上表面间就形成一层空气薄膜，其厚度从中心接触点到边缘逐渐增加。当平行的单色光垂直入射时，入射光将在此薄膜上下两表面依次反射，产生具有一定光程差的两束相干光。因此形成以接触点为中心的一系列明暗交替的同心圆环——牛顿环。透镜的曲率半径为：

R=(ｄ_m²-ｄ_n²)/(m-n)

五，实验步骤：

1）按照图所示的布置光路，若牛顿环装置平凸透镜与平板玻璃的接触点偏离中心，得到调节夹具上的三个螺钉，使接触点稳定剧终即可，但不要拧得太紧。

2）调节分素器，使现场6mm测量范围内充满钠光，消除视差。尽量使干涉圆环在量程内对称分布。

3）从第14环开始逐环测量定位置至第五环，再越过环心，从另一侧第5环侧至第14环为止，计算10个环的直径d。

4）用逐差法取m-n=5个(ｄ_m²-ｄ_n²)值，取平均，代入公式

R=(d_m²-d_n²)/4(m-n)

测出平凹镜的曲半径。

六，实验数据记录：

) ()

所求平均曲率半径

R=1/10(1769.49+2261.63+1568.01+1649.81+1327.38+908.76+1374.04+1241.83+1296.16+2003.27)nm=1540.038nm

七，实验结论及误差分析

1，实验过程中对实验的调节清晰度会影响实验的读数

2，在读数的移动过程中定位不精确会对读数造成误差影响实验测量的精确性。

3，读数着本身操作的不规范性会对实验造成误差。

4，实验仪器本深存在着系统误差。

八，参考文献：

光学教程（姚启均第四版）

百度文库

第二篇：牛顿环实验报告

等厚干涉——牛顿环

【实验目的】

(1)用牛顿环观察和分析等厚干涉现象；

(2)学习利用干涉现象测量透镜的曲率半径；

(3)学会使用读数显微镜测距。

【实验原理】

在一块平面玻璃上安放上一焦距很大的平凸透镜，使其凸面与平面相接触，在接触点附近就形成一层空气膜。当用一平行的准单色光垂直照射时，在空气膜上表面反射的光束和下表面反射的光束在膜上表面相遇相干，形成以接触点为圆心的明暗相间的环状干涉图样，称为牛顿环，其光路示意图如图。

如果已知入射光波长，并测得第级暗环的半径，则可求得透镜的曲率半径。但实际测量时，由于透镜和平面玻璃接触时，接触点有压力产生形变或有微尘产生附加光程差，使得干涉条纹的圆心和环级确定困难。用直径、，有

此为计算用的公式，它与附加厚光程差、圆心位置、绝对级次无关，克服了由这些因素带来的系统误差，并且、可以是弦长。

【实验仪器】

JCD3型读数显微镜，牛顿环，钠光灯，凸透镜(包括三爪式透镜夹和固定滑座)。

【实验内容】

1、调整测量装置

按光学实验常用仪器的读数显微镜使用说明进行调整。调整时注意：

(1)调节45⁰玻片，使显微镜视场中亮度最大，这时，基本上满足入射光垂直于透镜的要求(下部反光镜不要让反射光到上面去)。

(2)因反射光干涉条纹产生在空气薄膜的上表面，显微镜应对上表面调焦才能找到清晰的干涉图像。

(3)调焦时，显微镜筒应自下而上缓慢地上升，直到看清楚干涉条纹时为止，往下移动显微镜筒时，眼睛一定要离开目镜侧视，防止镜筒压坏牛顿环。

(4)牛顿环三个压紧螺丝不能压得很紧，两个表面要用擦镜纸擦拭干净。

2、观察牛顿环的干涉图样

（1）调整牛顿环仪的三个调节螺丝，在自然光照射下能观察到牛顿环的干涉图样，并将干涉条纹的中心移到牛顿环仪的中心附近。调节螺丝不能太紧，以免中心暗斑太大，甚至损坏牛顿环仪。

（2）把牛顿环仪置于显微镜的正下方，使单色光源与读数显微镜上45°角的反射透明玻璃片等高，旋转反射透明玻璃，直至从目镜中能看到明亮均匀的光照。

（3）调节读数显微镜的目镜，使十字叉丝清晰；自下而上调节物镜直至观察到清晰的干涉图样。移动牛顿环仪，使中心暗斑（或亮斑）位于视域中心，调节目镜系统，使叉丝横丝与读数显微镜的标尺平行，消除视差。平移读数显微镜，观察待测的各环左右是否都在读数显微镜的读数范围之内。

3、测量牛顿环的直径

（1）选取要测量的m和n(各5环)，如取m为55，50，45，40，35，n为30，25，20，15，10。

（2）转动鼓轮。先使镜筒向左移动，顺序数到55环，再向右转到50 环，使叉丝尽量对准干涉条纹的中心，记录读数。然后继续转动测微鼓轮，使叉丝依次与45，40，35，30，25，20，15，10，环对准，顺次记下读数；再继续转动测微鼓轮，使叉丝依次与圆心右10，15，20，25，30，35，40，45，50，55环对准，也顺次记下各环的读数。注意在一次测量过程中，测微鼓轮应沿一个方向旋转，中途不得反转，以免引起回程差。

4、算出各级牛顿环直径的平方值后，用逐差法处理所得数据，求出