牛顿环实验装置说明书.doc

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1、SGH一1型牛顿环实验装置使用说明书天津港东科技发展有限公司目录1用途…………………………………………………………12仪器构成……………………………………………………13主要技术指标………………………………………………24实验原理……………………………………………………25实验………………………………………………………45.1光路调节………………………………………45.2测量和计算………………………………………55.3注意……………………………………………61用途SGH一1型牛顿环实验装置是一种观测牛顿环干涉的教学仪器。可用于大专院校物理实验室学生分组实验。2仪器的构成如图l所示,整套装置

2、主要由读数显微镜(1)、钠灯(2)、调焦旋钮(3)、底座(4)、“牛顿环”(5)、半透半反镜(6)和与钠灯适配的镇流器(7)组成。图13主要技术指标显微镜放大率:20倍分划板测量范围:8mm测量精度:0.01mm牛顿环平凸透镜曲率半径:868.5mm钠灯功率:20W电源:220V,50Hz4实验原理一个曲率半径很大的平凸透镜,以其凸面朝下,孜在一块平板玻璃上,如图2所示,二者之间形成从中心向周边逐渐增厚的空气膜。若对透镜垂直投射单色平行光,则空气膜下缘面图2与上缘面反射的光就会在空气膜上缘面附近相遇而干涉,出现以玻璃接触点为中心的一系列明暗相间的圆环,即牛顿环。设透镜曲率半径为R,与接触点

3、0的相距,.处的膜厚度为d,则:因R远大于d,所以可略去,得光线垂直入射,几何程差为2d,还要考虑光波在平面玻璃上反射会有半波损失,从而带来的附加程差,所以总程差产生暗环的条件是(m=1、2、3、....)其中m为干涉级。综合以上三式,第m级暗环半径(4—1)实际上,由于两镜面接触点之间难免存在细微的尘埃,使程差产生难以确定的变化,中央暗点可变为亮点或若明若暗;再者,接触压力引起的玻璃形变会使接触点扩大成一个接触面,以致接近圆心处的干涉条纹也是宽阔而模糊的。这就给册带来某种程度的不确定性。根据式(4—1)两式相减得所以(4-2)因m和n有着相同的不确定程度,利用m一n这一相对性测量恰好消除

4、了由绝对测量的不确定性带来的误差。5实验5.1光路调节将读数显微镜装在架上,接通钠灯电源后红过大约5分钟灯泡发出较强的钠黄光,然后转动半透半反镜的镜框,使镜面与显微镜光轴成角,钠黄光被反射到牛顿环套件上,显微镜视场即出现一系列明暗相间的同心环。在用手钮锁紧镜子后,利用“牛顿环”套件上的左前、右前和中后3个调节手钮配合调节,使干涉环的环心与调到显微镜分划板中心的十字叉丝的交点重合,转动目镜,对分划板聚焦,然后转动调焦手钮3,直到视场内干涉环普遍清晰,并且与叉丝之间无视差。消视差调节必须耐心地配合目镜调焦仔细操作。5.2测量和计算转动读数显微镜鼓轮,将分划板叉丝移到环心右侧,读出并记录第5至1

5、4环每一环的位置,再测出并记录环左侧第5至14环的位置(见表1)。表1右环各环位置读数左环各环位置读数直径根据表l所得直径数据,算出10个牛顿环半径和,以逐差法取m—n=5计算出5个值,取平均值代入式(4—2)即得页。在估算其不确定度时,把(取589.3nm)视为常量。5.3注意牛顿环金属圆框上的3个螺丝不可用力锁紧,以免平凸透镜破裂或严重变形,影响测量的准确度。恰到好处的调节是让面积最小的环心稳定在镜框中央。

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