牛頓環(huán)實驗裝置  牛頓環(huán)實驗裝置牛頓環(huán)實驗裝置  說 明 書 1 用途 牛頓環(huán)實驗裝置是一種觀測牛頓環(huán)干涉的教學(xué)儀器?？捎糜诖髮Ｔ盒Ｎ锢韺嶒炇覍W(xué)生分組實驗。 2 儀器的構(gòu)成 如圖1所示，整套裝置主要由讀數(shù)顯微鏡（1）、鈉燈（2）、調(diào)焦旋鈕（3）、底座（4）、“牛頓環(huán)”（5）、半透半反鏡（6）和與鈉燈適配的鎮(zhèn)流器

（7）組成。 圖1 3 主要技術(shù)指標(biāo) 顯微鏡放大率：15倍 分劃板測量范圍：8 mm 測量精度： 0.01 mm 牛頓環(huán)平凸透鏡曲率半徑：868.5mm 鈉燈功率：20W 電源：220V，50Hz 4 實驗原理 一個曲率半徑很大的平凸透鏡，以其凸面朝下，放在一塊平板玻璃上，如圖2所示，二者之間形成從中心向周邊逐漸增厚的空氣膜。若對透鏡垂直投射單色平行光，則空氣膜下緣面 圖2 與上緣面反射的光就會在空氣膜上緣面附近相遇而干涉，出現(xiàn)以玻璃接觸點為中心的一系列明暗相間的圓環(huán)，即牛頓環(huán)。 設(shè)透鏡曲率半徑為R，與接觸點O的相距r處的膜厚度為d，則： 因R遠(yuǎn)大于d，所以 可略去，得 光線垂直入射，幾何程差為2d，還要考慮光波在平面玻璃上反射會有半波損失，從而帶來 的附加程差，所以總程差 產(chǎn)生暗環(huán)的條件是 （m =0、1、2、…） 其中m為干涉級。綜合以上三式，第m級暗環(huán)半徑 （4-1） 實際上，由于兩鏡面接觸點之間難免存在細(xì)微的塵埃，使程差產(chǎn)生難以確定的變化，中央暗點可變?yōu)榱咙c或若明若暗；再者，接觸壓力引起的玻璃形變會使接觸點擴大成一個接觸面，以致接近圓心處的干涉條紋也是寬闊而模糊的。這就給m帶來某種程度的不確定性。根據(jù)式（4-1）， 兩式相減得 

所以 （4-2） 因m和n有著相同的不確定程度，利用m-n這一相對性測量恰好消除了由**測量的不確定性帶來的誤差。 5 實驗

 5.1 光路調(diào)節(jié) 將讀數(shù)顯微鏡裝在架上，接通鈉燈電源后經(jīng)過大約5分鐘燈泡發(fā)出較強的鈉黃光，然后轉(zhuǎn)動半透半反鏡的鏡框，使鏡面與顯微鏡光軸成45°角，鈉黃光被反射到牛頓環(huán)套件上，顯微鏡視場即出現(xiàn)一系列明暗相間的同心環(huán)。在用手鈕鎖緊45°鏡子后，利用“牛頓環(huán)”套件上的左前、右前和中后3個調(diào)節(jié)手鈕配合調(diào)節(jié)，使干涉環(huán)的環(huán)心與調(diào)到顯微鏡分劃板中心的十字叉絲的交點重合，轉(zhuǎn)動目鏡，對分劃板聚焦，然后轉(zhuǎn)動調(diào)焦手鈕3，直到視場內(nèi)干涉環(huán)普遍清晰，并且與叉絲之間無視差。消視差調(diào)節(jié)必須耐心地配合目鏡調(diào)焦仔細(xì)操作。

 5.2 測量和計算 轉(zhuǎn)動讀數(shù)顯微鏡鼓輪，將分劃板叉絲移到環(huán)心右側(cè)，讀出并記錄第5至14環(huán)每一環(huán)的位置 ，再測出并記錄環(huán)左側(cè)第5至14環(huán)的位置 （見表1）。 表1 右側(cè)各環(huán) 位置讀數(shù) L5 L6 L7 L8 L9 L10 L11 L12 L13 L14 左側(cè)各環(huán) 位置讀數(shù) L5ˊ L6ˊ L7ˊ L8ˊ L9ˊ L10ˊ L11ˊ L12ˊ L13ˊ L14ˊ 直徑Di 根據(jù)表1所得直徑Di數(shù)據(jù)，算出10個牛頓環(huán)半徑rm和rn，以逐差法取m-n=5計算出5個 值，取平均值代入式（4-2）即得 。在估算其不確定度時，把 （取589.3nm）視為常量。 5.3 注意 牛頓環(huán)金屬圓框上的3個螺絲不可用力鎖緊，以免平凸透鏡破裂或嚴(yán)重變形，影響測量的準(zhǔn)確度。恰到好處的調(diào)節(jié)是讓面積*小的環(huán)心穩(wěn)定在鏡框中央。 （儀器如有變動恕不另行通知） 重量：大概20斤 牛頓環(huán)實驗裝置