等厚干涉实验PPT课件

陈国杰Email： 等厚干涉实验等厚干涉实验观察等厚干涉现象观察等厚干涉现象.学习用牛顿环测量球面曲率半径的原理和方法学习用牛顿环测量球面曲率半径的原理和方法.学会使用钠光灯及熟炼使用读数显微镜学会使用钠光灯及熟炼使用读数显微镜.1.1.等厚干涉等厚干涉 当光源照到一块由透明介质做的薄膜上时，光在薄膜的上当光源照到一块由透明介质做的薄膜上时，光在薄膜的上表面被分割成反射和折射两束光（分振幅），折射光在薄表面被分割成反射和折射两束光（分振幅），折射光在薄膜的下表面反射后，又经上表面折射，最后回到原来的媒膜的下表面反射后，又经上表面折射，最后回到原来的媒质中，在这里与反射光交迭，发生相干。只要光源发出的质中，在这里与反射光交迭，发生相干。只要光源发出的光束足够宽，相干光束的交迭区可以从薄膜表面一直延伸光束足够宽，相干光束的交迭区可以从薄膜表面一直延伸到无穷远。到无穷远。薄膜厚度相同处产生同一级的干涉薄膜厚度相同处产生同一级的干涉条纹，厚度不同处产生不同级的干涉条纹，厚度不同处产生不同级的干涉条纹。条纹。这种干涉称为等厚干涉。这种干涉称为等厚干涉。ABCDn1n2n1ei12122.2.用牛顿环测透镜的曲率半径用牛顿环测透镜的曲率半径牛顿环仪：牛顿环仪：是由一个曲率半径很大的平凸透镜的凸面与一是由一个曲率半径很大的平凸透镜的凸面与一个平面玻璃接触在一起构成，平凸透镜的凸面与玻璃片之个平面玻璃接触在一起构成，平凸透镜的凸面与玻璃片之间的空气层厚度从中心接触点到边缘逐渐增加。间的空气层厚度从中心接触点到边缘逐渐增加。CORekq干涉条纹干涉条纹 当用平行单色光垂直照射到牛顿环仪上时，一部分光线当用平行单色光垂直照射到牛顿环仪上时，一部分光线在空气层的下表面反射，一部分光线在空气层的上表面在空气层的下表面反射，一部分光线在空气层的上表面反射，这两部分光有光程差，它们在平凸透镜的凸面附反射，这两部分光有光程差，它们在平凸透镜的凸面附近相遇而发生干涉。近相遇而发生干涉。当我们用显微镜来观察时，便可清楚地看到中心是一暗当我们用显微镜来观察时，便可清楚地看到中心是一暗圆斑，而周围是许多明暗相间、间隔逐渐减小的同心环，圆斑，而周围是许多明暗相间、间隔逐渐减小的同心环，称为牛顿环称为牛顿环。它属于等厚干涉条纹。它属于等厚干涉条纹。CORekq曲率半径表达式曲率半径表达式k k级干涉圆环对应的两束相干光的光程差为：级干涉圆环对应的两束相干光的光程差为：根据光的干涉条件，根据光的干涉条件，CORekq2222kkkdnd暗条纹亮条纹,2,1,02)12(22,3,2,122kkdkkdkk注意：注意：1.1.由于透镜与平板玻璃接触时引起形变，使接触由于透镜与平板玻璃接触时引起形变，使接触处为一圆面，而圆面的中心很难定准处为一圆面，而圆面的中心很难定准，因此牛顿环的中因此牛顿环的中心不是一个点，而是一个不太清晰的暗或亮的圆斑。心不是一个点，而是一个不太清晰的暗或亮的圆斑。2.镜面上可能有灰尘等存在而引起一个附加厚度，从而形镜面上可能有灰尘等存在而引起一个附加厚度，从而形成附加的光程差，这样，绝对级数也不易定准。成附加的光程差，这样，绝对级数也不易定准。曲率半径表达式曲率半径表达式式中式中m m、n n表示干涉条纹的暗环序数。表示干涉条纹的暗环序数。nmDDRnm422上式只出现相对级数（上式只出现相对级数（m-n），无需知道待测暗环的绝对），无需知道待测暗环的绝对级数，即使牛顿环中心无法定准，也不会影响级数，即使牛顿环中心无法定准，也不会影响R的准确度。的准确度。实验内容与方法实验内容与方法1.1.调整牛顿环调整牛顿环.主尺：主尺：15mm测微鼓轮：测微鼓轮：0.506mm最后读数为：最后读数为：15.506mm2.2.调节光路和显微镜，观察整个干涉环的清晰度调节光路和显微镜，观察整个干涉环的清晰度3.3.环数及环数差的选取：环数及环数差的选取：m-n=15.m-n=15.4.4.测量干涉环的直径：测量干涉环的直径：D D1 1=X=X1 1-X-X1 1，Dm=Xm-XmDm=Xm-Xm5.5.读数显微镜的读数方法：读数显微镜的读数方法：可估读到可估读到0.0010.001mmmm。数据处理数据处理=5.893 10-4 mm,m-n=15用逐差法处理数据。用逐差法处理数据。参考数据记录表：参考数据记录表：注意事项注意事项 1 1.干涉环两侧的序数不要数错。干涉环两侧的序数不要数错。2 2.防止实验装置受震引起干涉环的变化。防止实验装置受震引起干涉环的变化。4.4.平凸透镜及平板玻璃的表面加工不均匀是本实验的重平凸透镜及平板玻璃的表面加工不均匀是本实验的重要误差来源，为此应测量大小不等的多个干涉环的直径去要误差来源，为此应测量大小不等的多个干涉环的直径去计算计算R R，可得平均的效果。，可得平均的效果。3 3.测量过程中，显微镜必须始终沿一个方向旋转，中途测量过程中，显微镜必须始终沿一个方向旋转，中途不得返回，以免引起显微镜的螺纹之间不严密契合所造成不得返回，以免引起显微镜的螺纹之间不严密契合所造成的回程误差。的回程误差。预习思考题预习思考题:教材教材1,21,2题题课后思考题课后思考题:教材教材1,2,31,2,3题题