牛顿环测凸透镜的曲率半径实验完整报告含数据.docx
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牛顿环测凸透镜的曲率半径实验完整报告含数据
沈阳城市学院
物理实验报告
实验题目
用牛顿环测凸透镜的曲率半径
姓名
学号
专业班级
实验室号
实验成绩
指导教师
实验时间
2014年4月13日
物理实验室制
实验目的
1． 深入理解光的等厚干涉及其应用。
2． 用牛顿环测平凸透镜的曲率半径。
3． 学会使用读数显微镜。
实验仪器
名称
型号
读数显微镜
JCD3
低压钠光灯及电源
GP20Na
牛顿环仪
NTK
请认真填写
实验原理（注意：
原理图、测试公式）
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。
如图所示，在平板玻璃面DCF上放一个曲率半径很大的平凸透镜ACB，C点为接触点，这样在ACB和DCF之间，形成一层厚度不均匀的空气薄膜，单色光从上方垂直入射到透镜上，透过透镜，近似垂直地入射于空气膜。
分别从膜的上下表面反射的两条光线来自同一条入射光线，它们满足相干条件并在膜的上表面相遇而产生干涉，干涉后的强度由相遇的两条光线的光程差决定，由图可见，二者的光程差
等于膜厚度e的两倍，即
此外，当光在空气膜的上表面反射时，是从光密媒质射向光疏媒质，反射光不发生相位突变，而在下表面反射时，则会发生相位突变，即在反射点处，反射光的相位与入射光的相位之间相差，与之对应的光程差为/2，所以相干的两条光线还具有/2的附加光程差，总的光程差为
。
在实验中，我们选择两个离中心较远的暗环，假定他们的级数为m和n，测出它们的直径dm=2rm，dn=2rn，有
由此得出
从这个公式可以看出，只要我们准确地测出某两条暗纹的直径，准确地数出级数m和n之差（m-n）（不必确定圆心也不必确定具体级数m和n），即可求得曲率半径R。
实验内容及步骤
1.点燃钠光灯，放好牛顿环仪，待钠光灯发光正常后，调平玻片与水平成45°，使目镜视场中充满黄光。
调目镜使十字叉丝清晰，横丝与镜筒移动方向平行。
调焦：
使镜筒自下而上的移动，看清干涉条纹并观察其分布。
叉丝中心与牛顿环中心对准。
2.转动读数鼓轮,让十字准线竖线从中央缓慢向左移至32环，然后反方向自32环向右（或向左）移动，当十字准线竖线与30环外侧相切时，记录读数显微镜上的位置读数x30然后继续转动鼓轮，使竖线依次与29----10环外侧相切，并记录读数。
过了10环后继续转动鼓轮，直到十字准线竖线回到牛顿环中心，核对该中心是否是k=0。
继续按原方向转动读数鼓轮，越过干涉圆环中心，记录十字准线与右边（或左边）第10--30环内切时的读数。
3.将数据输入excel表格，导出最后的数据。
实验数据记录（注意：
单位、有效数字、列表）
环的级数
30
29
28
27
26
25
环的位置/mm
左
32.891
32.824
32.76
32.7
32.638
32.551
右
24.732
24.784
24.843
24.92
24.988
25.045
环的直径/mm
8.159
8.04
7.917
7.78
7.65
7.506
环的级数
15
14
13
12
11
10
环的位置/mm
左
31.805
31.705
31.61
31.523
31.426
31.324
右
25.82
25.9
26
26.092
26.196
26.288
环的直径/mm
5.985
5.805
5.61
5.431
5.23
5.036
66.569281
64.6416
62.678889
60.5284
58.5225
56.340036
35.820225
33.698025
31.4721
29.495761
27.3529
25.361296
30.749056
30.943575
31.206789
31.032639
31.1696
30.97874
请认真填写
数据处理、误差分析和实验结论
1、计算
31.013（
）
2、
不确定度：
0.166206（
）
（
）
0.166281（
）
3、计算平凸透镜的曲率半径R及不确定度:
曲率半径
877.125
（
）
不确定度
4.703
877±5
实验思考与建议
1、在本实验中若牛顿环中心是亮斑而非暗斑,对实验结果是否有影响?
为什么?
没有影响，因为使用逐差法计算结果。
2、为什么相邻两暗条纹（或亮条纹）之间的距离,靠近中心的要比边缘的大?
随着不断向外，凸镜的斜面增大。
请在两周内完成，交教师批阅
附件：
（实验曲线请附在本页）
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