《等厚干涉实验》PPT课件

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,等厚干涉,实验,大学物理实验,等厚干涉实验,名词解释,仪器介绍,实验内容,操作要点,数据处理,问题思考,名词解释,等厚干涉,半波损失,牛顿环,劈尖干涉,返回目录页,等厚干涉,平行光照射到薄介质上，介质上下表面反射的光会在膜表面处发生干涉。介质厚度相等处的两束反射光有相同的相位差，也就具有相同的干涉光强度，这就是等厚干涉,。,返回,半波损失,波传播过程中，遇到波疏介质反射，反射点入射波与反射波有相同的相位。波由波密介质反射，反射点入射波与反射波的相位差，光程差为/2，即产生了半波损失。,对光波说，来自大折射率介质的反射具有半波损失。,返回,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。,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（Newton-ring）,返回,牛顿环,劈尖干涉,将两块光学平玻璃重叠在一起，在一端插入一薄纸片，则在两玻璃板间形成一空气劈尖,当一束平行单色光垂直入射时，由空气层上下表面反射的光将在空气层上表面处发生干涉，形成一组平行于交棱的明暗相间、等间距的直条纹。,L,d,返回,仪器介绍,读数显微镜,钠灯,平凸透镜,劈尖,返回目录页,读数显微镜,返回,目镜,物镜,上下移动旋钮,水平移动旋钮,读数标尺,读数盘,钠灯,返回,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589.59nm和589.00nm。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589.30nm为波长。,平凸透镜,返回,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,劈尖,返回,两块光学平玻璃重叠在一起，在一端插入一薄纸片，制,成实验样品。,平板玻璃,平板玻璃,薄纸片,实验内容,实验,公式,1.牛顿环,2.劈尖,返回目录页,1.,用牛顿环测透镜的曲率半径,2.,用劈尖干涉法测薄纸片的厚度,1.牛顿环,返回,在空气厚度为,e,的地方，上下表面反射的光的光程差为,2,e+/,2,，,光程差为(2k+1),/,2,处为干涉暗条纹,，,得到曲率半径计算公式：,2.劈尖,返回,第K级干涉暗条纹对应的薄膜厚度为e,k,=k/2k=0时，e=0,即在两玻璃板接触处为零级暗条纹；若在薄纸处呈现k=N 级条纹，则薄纸片厚为,d=N/2,条纹，又由,暗条纹总数x,得到薄纸片厚度的计算公式：,d=L/2 x,e,k,操作要点,仪器布置,观测干涉条纹,测量直径,测量薄纸片厚度,返回目录页,仪器布置,返回,观测牛顿环和劈尖干涉条纹,返回,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。,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。,用同样的方法观察劈尖干涉的条纹。,测量牛顿环直径,返回,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,C,15,，,继续朝同一方向移动叉丝至第,5,圈读取,C,5,；,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,。,将牛顿环旋转若干角度，重复以上测量共,6,次,。,测量薄纸片厚度,返回,由于相邻条纹之间的距离很小，为了减小测量误差，通常测量,n,条干涉暗条纹之间的距离。,取,n,=10,，横向改变显微镜筒位置，,使叉丝与某级暗纹重合,读取,X,0,继续朝同一方向移动叉丝,每隔,10,条暗纹依次读取,X,1,，,X,2,，,，,X,5,。,测量交棱到纸边的距离,L,，重复测,5,次,。,数据处理,数据记录,曲率半径计算,不确定度评定,返回目录页,数据记录表格,下一页,次数,1,2,3,4,5,6,C,15,C,5,C,15,C,5,D,15,D,5,单位：mm,1.牛顿环,返回,次数,0,1,2,3,4,5,X,i,X,L,始,L,末,L,单位：mm,2.劈尖干涉,曲率半径计算,返回,薄纸片厚度的计算,不确定度评定,返回,先分别计算,u(D,15,),和,u(D,5,),其中,B,类不确定度均可取,。,由传递关系计算,R,的不确定度。,用同样的方法计算,d,的,不确定度。,不确定度有效数字取,1,位。,问题思考,（1）,有时牛顿环中央是一亮斑，这是由于平凸透镜与平板玻璃没有紧密接触而致。试进行理论分析，并推导此时的曲率半径计算公式。,（2）劈尖的夹角的正弦，试讨论当夹角变化时，干涉条纹的疏密的变化。,返回目录页,