大学物理实验教案-用牛顿环测平凸透镜的曲率半径VIP免费

大学物理实验教案实验名称用牛顿环测平凸透镜的曲率半径教学时数2学时教学目的和要求1、理解等厚干涉形成牛顿环的机理；2、掌握用牛顿环测量平凸透镜曲率半径的方法；3、掌握读数显微镜的调节及使用方法。教学重点1、清晰牛顿环图案的调整;2、利用牛顿环测量平凸透镜曲率半径的方法；3、除读数显微镜的空回误差。教学难点1、清晰牛顿环图案的调整;2、消除读数显微镜的空回误差教学内容1、牛顿环的产生原因；2、消除系统误差的方法介绍；3、读数显微镜的使用及注意事项4、用牛顿环测量平凸透镜曲率半径的方法教学方法先讲授，然后实际演示操作要点。教学手段学生操作，随堂检查操作情况。根据学生的操作情况将容易犯错的问题做重点提示，学生可以根据操作中遇到的具体问题个别提问。时间分配讲授30分钟，学生操作70分钟。板书设计实验目的、原理图、测量关系式、数据记录表格。主要参考资料1、杨述武等，《普通物理实验》（第四版）[M].北京：高等教育出版社，2007.2、郑庚兴，《大学物理实验》[M].上海：上海科学技术文献出版社，2004.3、黄水平，《大学物理实验》[M].北京：机械工业出版社，2012.4、徐扬子，丁益民，《大学物理实验》[M].北京：科学出版社，2006.5、李蓉，《基础物理实验教程》[M].北京：北京师范大学出版社，2008.实验名称：用牛顿环测平凸透镜的曲率半径实验目的：1、理解等厚干涉形成牛顿环的机理；2、掌握用牛顿环测量平凸透镜曲率半径的方法；3、掌握读数显微镜的调节及使用方法。实验仪器：牛顿环仪读数显微镜钠灯实验原理：当把曲率半径很大的平凸透镜的凸面和一平面玻璃接触时，在透镜和平面玻璃之间形成厚度不同的空气薄层，如图所示。用单色光投射于其上，从空气层上下两表面反射两束光将在空气层附近实现相干叠加。两束光之间的光程差Δ随空气层厚度而变，空气层厚度相同处反射的两光束具有相同的光程差，所以干涉条纹是以接触点C为中心的一组明暗相间的同心圆环，称为牛顿环。牛顿环是典型的分振幅、等厚干涉条纹，常用它来检查一些介质的表面情况。在图中，R是被测透镜凸面的曲率半径，rk是由中心往外数第k个圆条纹的半径，ek为第k个圆条纹所对应的空气层厚度，λ是入射单色光的波长，则第k环的两光束的光程差为其中λ/2是光由光疏介质入射到光密介质反射时的半波损失。而接触点处的光程差为（）故中心点为暗点。上两式相减，得到光程差的差Δk-Δ0，它应等于k个λ，即由图中所示的几何关系，因R>>dk，故有最后，将代入，得到由中心暗点往外数第k个暗环的半径为测出第k个暗环半径rk，即可由已知的波长λ求得透镜凸面半径R。实际上，由于两玻璃之间的接触压力而使玻璃变形，接触处将不是一个点而是一个面；又由于接触处可能存有尘埃，导致实验中数得的k不是真正的k值。这样，将导致R值误差。为避免这一系统误差，我们对由中心往外数第n个和第m个暗环半径rn和rm进行测量，有，两式相减，得测量中，很难确定牛顿环中心的确切位置，所以有必要用测量直径Dn和Dm来代替测量半径rn和rm，即有这样我们就可以不知道圆心的准确位置而测环的直径。由于是环的级数差也就解决了级数难于确定的问题。也许有的同学会想，既然牛顿环的圆心难于确定，那么测出的、很有可能不是直径而是弦长啊。但是没关系，可以去证明，使、是弦长也不会影响值。实验内容：1、对牛顿环作目视调节。通过肉眼我们可以找到牛顿环的位置，轻微旋动牛顿环的三个调节螺钉，使牛顿环稳定位于牛顿环仪的中央位置，注意螺钉不要拧得太紧以免干涉条纹变形甚至导致光学玻璃破裂，也不要太松，以免牛顿环晃动。2、开启钠灯，预热10分钟。将牛顿环仪放在显微镜下方的载物台上（反光镜背光不用），调节45度玻璃片，使从显微镜中可以看到整个视场充满明亮的黄光，如果一边亮一边暗说明还没调好。3、调显微镜直到看清十字叉丝，转动调焦手轮，先使镜筒下降接近被测物，再使镜筒缓慢上升直到看清牛顿环无视差。无视差的标准是晃动眼睛而十字叉丝和牛顿环没有相对移动。注意：调焦时应自下而上，否则容易使45度玻璃片和被测物碰撞而损坏仪器。4、转动鼓轮或轻轻移动牛顿环仪使环心在视场中央，观察十字叉...