牛頓環實驗

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牛頓環

通過這個實驗可以重點學習如下內容:(1)牛頓環的形成原理。(2)利用牛頓環是如何實現測定凸透鏡曲率半徑的。(3)本實驗降低系統誤差的方法。
這是一個光學實驗,難度相對較低。

實驗具體內容與要求

1、 接通鈉光源,預熱5分鐘後,使讀數顯微鏡物鏡對準牛頓環的中央部分。
2、 調節讀數顯微鏡,看到清楚的明暗條紋,且條紋與叉絲無視差。
3、 將牛頓環調整在量程範圍內,然後用右手反轉副齒輪,將十字叉絲移到右35暗環時再用右手正轉,使叉絲開始向左推進,直到縱絲壓到第30暗環環紋中央,記下顯微鏡讀數即該暗環標度X30,再緩慢轉動副齒輪,使縱絲依次對準第25、20、15、10等暗環環紋中央,記下每次暗環的標度X25, X20, X15, X10。
4、 繼續轉動副齒輪,使縱絲經過牛頓環中心暗斑到另一方,對準第10~30環,依次記下相應的標度X10,, X15,, X20,, X25,, X30,。
5、 算出相應的暗環直徑,再計算R20-10, R25-15, R30-20,最後算出R即可。

實驗儀器簡介

1、 牛頓環儀:由平面凸透鏡與玻璃片構成,在平行單色光垂直照射下產生牛頓環。
2、 鈉光燈:產生黃色單色光。
3、 讀數顯微鏡:用於測量牛頓環大小。
預習要求
1、 理解牛頓環產生的基本原理,鞏固干涉概念。
2、 理解利用牛頓環測定凸透鏡的曲率半徑的基本原理。
3、 掌握降低系統誤差提高曲率半徑測量精度的方法。
4、 熟悉實驗儀器裝置。、
5、 列出測量數據紀錄表。
常見問題與解答
1、 為什麼實驗中有的學生算出的R20-10 、R25-15、R30-20 會有很大的差異?
(1) 在數暗環時計數錯誤或計算中帶錯數據都可導致此結果。
(2)在轉動讀數顯微鏡副尺時,有正轉、反轉交叉轉動的現象。
(3)目鏡中的縱絲沒有壓到暗環的中央,而是與暗環內切或外切。
2、 為什麼實驗中有的學生測出的R持續偏小?
(1)讀數顯微鏡中看到的明暗相間的條紋不清晰。
(2)把中心的暗斑數做第一環。

預習思考

1、 牛頓環是干涉條紋還是衍射條紋,為什麼?
2、 測定牛頓環儀凸透鏡的曲率半徑中的光學原理是什麼?
3、 牛頓環中的中心暗斑是怎么回事?如果凸透鏡與玻璃片都是剛體,其結果會是怎樣?

實驗注意事項

1、 聚焦時,G的位置距物鏡約為1厘米處,不要盲目操作,以免壓斷反光玻璃片。
2、 測量時不能振動,讀數顯微鏡不可搖晃,且勿數錯數。
3、 不可用手撫摸牛頓環儀光學表面,若不清潔,要用專門的揩鏡紙揩試。
4、 牛頓環儀上三支螺絲不要擰得過緊,以免發生形變,嚴重時會損壞牛頓環儀。

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