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干涉法测微小量实验报告

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干涉法测微小量【实验目的】1.了解等厚干涉的应用2.掌握移测显微镜的使用方法【实验仪器】实验仪器:牛顿环法测曲率半径实验的主要仪器有:读数显微镜、Na 光源、牛顿环仪用劈尖测细丝直径实验的主要仪器有:读数显微镜、Na 光源、劈尖【实验原理】实验原理:图 1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△'=2e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:当△满足条件:时,发生相长干涉,出现第 K 级亮纹。而当:二二二:(3)时,发生相消干涉,出现第 k 级暗纹。因为同一级条纹对应着相同的膜厚,所以干涉条纹是一组等厚度线。可以想见,干涉条纹是一组以 C点为中心的同心圆,这就是所谓的牛顿环。如图所示,设第 k 级条纹的半径为 r,对应的膜厚度为 e,贝 V:kk在实验中,R 的大小为几米到十几米,而 e 的数量级为毫米,所以 R>>e,kke2相对于 2R 是一个小量,可以忽略,所以上式可以简化为kk込=二":.(5)如果 r 是第 k 级暗条纹的半径,由式⑴和⑶可得:k:.二二(6)代入式(5)得透镜曲率半径的计算公式(7)对给定的装置,R 为常数,暗纹半径:=-T7(8)和级数 k 的平方根成正比,即随着 k 的增大,条纹越来越细。同理,如果 r 是第 k 级明纹,则由式⑴和⑵得k(10)由式(8)和(10)可见,只要测出暗纹半径(或明纹半径),数出对应的级数k,即可算出 R。在实验中,暗纹位置更容易确定,所以我们选用式(8)来进行计算。在实际问题中,由于玻璃的弹性形变及接触处不干净等因素,透镜和玻璃板之间不可能是一个理想的点接触。这样一来,干涉环的圆心就很难确定,r 就很难测准,而且在接触处,到底包含了几级条纹也难以知道,这样级数 k 也无法确定,所以公式(8)不能直接用于实验测量。在实验中,我们选择两个离中心较远的暗环,假定...

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