使用牛顿环测量曲率半径
实验五 利用牛顿环测量球面的曲率半径
“牛顿环”现象是牛顿 (Isaac Newton，1642-1727) 的一项重要发现。牛顿把一个平凸透镜放在一个双凸透镜上时，观察到了明暗相间的同心圆环。他精确的测量了环的半径，并发现环半径的平方构成一个算术级数。从这一发现中他提出并确立了光的周期性。牛顿环实际上是光的波动性的最好证明，但牛顿并没有从此走向光的波动说，这不能不说是一个遗憾。
牛顿环和劈尖属典型的等厚干涉，它们都是由同一光源发出的两束光，分别经过其装置所形成的空气薄膜上、下表面反射后，在上表面相遇产生的干涉现象。利用光的干涉现象可以测量微小角度、很微小长度、微小直径及检测一些光学元件的球面度、平整度、光洁度等。
教学目的
1( 观察等厚干涉现象，加深对光的波动性的认识;
2( 学会使用测量显微镜;
3( 学会用牛顿环测球面曲率半径的原理和方法。
教学要求
1( 提交符合要求的预习
报告
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;
2( 实验操作在三小时内完成，操作正确，数据合格;
写出合格的实验报告。 3(
重点难点:
1、按实验操作规程规范操作。
2、动手操作能力培养。
3、重点:用牛顿环测平凸透镜曲率半径的原理和方法，正确使用测量显微镜。
4、难点:正确使用测量显微镜;调出清晰规范的牛顿环，正确数环数。 德育渗透:
1、培养学生爱护仪器，保护国家财产的意识。
2、培养学生互相帮助，团结协作的精神
教学方法
1、讲授法。2、演示法。3、学生分组实验法
布置作业:
1、数据处理。2、误差
分析
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3、独立完成实验报告。4、预习下一个实验
实验原理
1( 概述实验原理，简要介绍测量显微镜和牛顿环仪。
提问:?测量公式中各物理量的含义是什么,
?牛顿环是怎样形成的,
?牛顿环的中心应是暗点还是亮点,
?什么叫空回量,实验中应如何避免空回量,
2( 讲解测量内容、程序及注意事项。
3( 学生自由提问，老师答疑。
实验要点
1( 说明正确调节牛顿环仪的方法，牛顿环应居透镜正中，无畸变且最小。 2( 指出钠光灯不能反复开启，从实验开始时打开到实验结束时关闭，中途不得关与开。钠光灯打开后，不能马上使用，应等数分钟，待正常发光后，才能开始调显微镜视场。 3( 在钠光灯下调显微镜视场时，应强调让钠黄光均匀地充满整个视场，不能在半明半暗状态下调出牛顿环。
4( 调出牛顿环的步骤是:先调目镜看清十字叉丝，再调焦距看清牛顿环图象，注意反复调节目镜和物镜“消视差”。
5( 对牛顿环调焦距时，强调镜筒只能从下向上调节，不允许反向调节。 6( 在牛顿环清晰可辨的前提下，对m和n应选取远离园心的环来进行测量。 7( 显微镜十字叉丝的横线虽不必严格调到每道环的中心，但十字叉丝的交点还是应与牛顿环中心大致相合为宜。
8( 十字叉丝的垂线切暗环时，应切在每一条纹的正中内。
9( 测量进行时，要重点强调:测微鼓轮只能朝一个方向旋转，并指明调测方法，以防出现较大空回误差。
10( 测读数据时，要始终沿着一个方向数环数，不能从两个方向读数;要防止漏数环数。 实验报告
1( 提醒计算曲率半径时，注意统一单位;
2( 熟练运用逐差法处理数据的方法;
3( 自己导出R的不确定度传播公式;
4( 要求评估测量结果并分析误差。
注意事项
不可用手触摸光学元件的表面。必须保证单方向测量，避免回程差。钠光源需要预热5分钟。
钠光源应尽量放在足够远的位置。调整显微镜的物距时，显微镜应从离牛顿环最近的位置开
始向远处走，以避免显微镜物镜镜头与牛顿环相撞。
浙公网安备 33021202002483