东北大学 物理实验 用牛顿环测量透镜的曲率半径实际体会详细过程.docx

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东北大学物理实验用牛顿环测量透镜的曲率半径实际体会详细过程

进实验室"第六弹！

东北大学物理实验2.5用牛顿环测量透镜的曲率半径实际体会

    该实验操作很简单，非常简单⋯⋯如果说稍微有点困难的地方就是在于开始的时候仪器的调整，再就是数据处理吧，不过相信只要细心一些，这些也不是太困难。

    指导我们实验的是程显中老师，没有那么严厉，整个实验过程比较轻松。

（1）实验开始前

    首先介绍下此次器材。

每两张桌子拼在一起，供四个人实验，四个排在一起的仪器即读数显微镜，旁边的小盒装着牛顿环和劈尖。

                            圆形的为牛顿环，矩形的为劈尖。

                                       读数显微镜

（2）实验开始啦

    首先是打开钠灯，钠灯位于桌子的中央偏上，开关在旁边，然后将牛顿环放于显微镜上，调节显微镜使得牛顿环的像清晰。

                                       钠灯      

    调节显微镜镜头下方的反射镜成45˚角

    调节1使得平面镜旋转，改变倾角使得视野最亮，转动2使得平面镜平移，使得光亮均匀。

    一定要看到黄光，如果看到白光说明反射了日光灯的光，要重新找。

    注意，这是能否看到像的一个关键点，如下图模拟图

    注意反射镜的方向不要错了，否则只会看到视野中一片亮而看不到牛顿环。

在转动1的时候注意不要转过头变成右图所示的情况。

                                   正确的倾角方向

    其实载物台下面也有一个平面镜（上图），不过此次实验是用不到的，将旋转旁边的旋钮将其翻过去即可（一般都是翻过去的）如下图：

    接着是调节目镜（上图中最上方的部分），转动目镜使得分划板（叉丝）清晰，转动目镜下面一点的分划板使得分划板的一条线与下方的主尺大致平行。

    然后调节物镜，图中旋钮使得物镜上下移动，先使物镜移动到最下端，平面镜底部快接触牛顿环处，然后转动旋钮使其慢慢上移，使显微镜中牛顿环的像最清晰。

    1即为鼓轮，转动的时候可以握住把也可以直接旋转轮，在微调的时候还是旋转轮比较精确。

物镜调节完毕后旋转鼓轮使得望远镜处于主尺的中间部分，然后移动牛顿环使得叉丝的交点大致位于牛顿环的圆心。

调节完毕后显微镜的调整就结束，接下来就是读数了。

                       看到的牛顿环的像，这个清晰度就可以了。

    首先是读数的方法，读数分主尺与鼓轮上的千分尺两部分。

                                      主尺（单位mm）

                                鼓轮上的千分尺部分

    千分尺每转一圈主尺上移动1mm，每个小格是0.01mm，读数时须估读。

如该图的千分尺部分可以读作0.321mm.主尺部分读数加上千分尺部分读数就是最后数据，所以在实验记录上应记录5位数据（主尺2位+千分尺3位，最后一位是欠准位）。

    然后就是转动鼓轮开始读数了，由于长时间盯着明环看会累眼睛所以我们观察暗环，而如果暗环离中心太近会太粗不便观测，离中心太远又太密同样不便观测，所以我们取的是6~24环的数据，一般的步骤是用鼓轮将显微镜向左移26~27环（从第1条暗环开始数）。

然后反向转动至叉丝与第24环相切（注意刚开始反向转动的时候叉丝会不动，因为反向的时候鼓轮会空转一会，这也是为什么整个记录数据过程中鼓轮不能反转的原因，所以刚开始反向转动的时候不要太快，要慢慢地来，否则太快了有可能会错过想要相切的环又因为不能反转从而造成些误差）。

    测量数据的整个过程中鼓轮一定不要反转，如果反转了要重新测量。

    其实取第几环并不是严格规定的，书中也说第1环位置可以自行确定。

6~24只是令叉丝与环相切时比较容易而已，万一错过了第24环也不要紧，同样可以取23，21，19，17⋯⋯9，7，5环的数据，只要保持是相距2环都可以。

叉丝与环相切时，如果环较粗则令叉丝与最暗处相切（话虽这么说其实看着哪都大致一样暗，我觉得稍微令叉丝与该宽缝的中线相切的话会好一些？

）

                   叉丝所在处为20多环处（具体是多少我也记不清了，好像是23）

    读完第24环的数据后记录在ai行24那列，然后继续转动鼓轮至第22环，继续测量数据，记录在ai行22那列，继续测量一直到第6环，第6环的数据记录完毕后转动鼓轮越过中心暗点至牛顿环的右边且与第6环相切（之前一直在牛顿环的左部分读数），测量，将数据记录到bi行6那列，然后继续转动鼓轮⋯⋯一直读到第24环，测量，记录数据在bi行24那列，至此牛顿环数据测量完毕（整个过程是U形读数，从24的最左侧到24的最右侧）。

    注：

也可以从到牛顿环右侧第24环开始读数，那样的话第一个数据就要记录在bi行24那列，其他的也要相应地调整过来。

    牛顿环读数完毕以后就是劈尖的读数了，将劈尖放上去以后旋转劈尖使得条纹与叉丝竖线平行，然后转动鼓轮使得叉丝与其中一条暗纹相切，读数，记录在"1"行ai格中。

使叉丝划过10条暗纹切于第10条，再次读数，记录在“1”行bi格中。

然后取不同的初始位置再重复测两次。

（注：

由于劈尖的条纹比较宽，所以我觉得相切的时候与中线相切为好）。

                                  劈尖的干涉条纹

    劈尖的读数也完成后，整个实验的操作就结束了。

整个实验过程不算太长，快的话可以在1个小时左右结束。

    （3）实验结束喽

    实验处理要用最小二乘法。

思考题做

（1）、

（2）题。