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大学物理实验授课设计
实验名称
用牛顿环测平凸透镜的曲率半径
授课时数2学时
1、理解等厚干涉形成牛顿环的机理；
授课目标
2、掌握用牛顿环测量平凸透镜曲率半径的方法；
和要求
1、清楚牛顿环图案的调整;
授课要点2、利用牛顿环测量平凸透镜曲率半径的方法；
授课难点授课内容3、除读数显微镜的空回误差。
1、清楚牛顿环图案的调整;
2、除掉读数显微镜的空回误差
1、牛顿环的产生原因；
2、除掉系统误差的方法介绍；
经纬线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
授课方法先解说，尔后实质演示操作要点。
学生操作，随堂检查操作情况。依照学生的操作情况将简单犯错的问题做授课手段
要点提示，学生可以依照操作中遇到的详尽问题个别提问。碱法
时间分配解说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。
1、杨述武等，《一般物理实验》（第四版）[M].北京：高等教育初版社，2007.
主要参2、郑庚兴，《大学物理实验》[M].上海：上海科学技术文件初版社，2004.
3、黄水平，《大学物理实验》[M].北京：机械工业初版社，2012.
考资料
4、徐扬子，丁益民，《大学物理实验》[M].北京：科学初版社，2006.
5、李蓉，《基础物理实验教程》[M].北京：北京师范大学初版社，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治及使用方法。
实验仪器：有袋目
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
厚度不相同的空气薄层，以下列图。用单光投射于其上，从空气层上下两表面反射两束光将
在空气层周边实现有关叠加。两束光之间的光程差 随空气层厚度而变，空气层厚度相同
处反射的两光束拥有相同的光程差，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，
r k 是由中心往外数第k 个圆条纹的半径，e k 为
第k 个圆条纹所对应的空气层厚度，λ是入射单光的波长，则第
粉末冶金材料科学与工程k 环的两光束的光程差为
k
2d k
2
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
（
d0）
2
故中心点为暗点。上两式相减，获取光程差的差k -0，它应等于k 个λ，即
k0
2d k k
由图中所示的几何关系，因R>>d k ，故有
r k 2R 2Rd k 22Rd k d k 22Rd k
最后，将2d k k 代入，获取由中心暗点往外数第k 个暗环的半径为
r k Rk
测出第k 个暗环半径r k ，即可由已知的波长
λ求得透镜凸面半径R 。
实质上，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，以致实验中数得的 k 不是真切的k 值。这样，将以致
R 值误
差。为防备这一系统误差，我们对由中心往外数第 n 个和第m 个暗环半径r n 和r m 进行测量，
有
r n 2 nR ，
r m
2
mR
两式相减，得
2
2
r mblade symphony
r n
R
n
m
测量中，很难确定牛顿环中心的确切地址，所以有必要用测量直径
D n 和D m 来代替测
量半径r n 和r m ，即有
2
2
D m
D n
R
n
4m
这样我们就可以不知道圆心的正确地址而测环的直径。由于mn 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
本钢女老板张晓芳
D m 、D n 很有可能不是直径而是弦长啊。但是没关系，可以去证明，使
D m 、D n
是弦长也
不会影响
R 值。
实验内容：
1、对牛顿环作目视调治。经过肉眼我们可以到牛顿环的地址，略微旋动牛顿环的三个调 节螺钉，使牛顿环牢固位于牛顿环仪的中央地址，注意螺钉不要拧得太紧省得干涉条纹变形 甚至以致光学玻璃破裂，也不要太松，省得牛顿环晃动。
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）调治45度玻璃片，使从显微镜中可以看到整个视场充满光明的黄光，若是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，先使镜筒下降凑近被测物，再使镜筒缓慢
上升直到看清牛顿环忽略差。忽略差的标准是晃动眼睛而十字叉丝和牛顿环没有相对搬动。
注意：调焦时应自下而上，否则简单使45度玻璃片和被测物碰撞而损坏仪器。
4、转动鼓轮或轻轻搬动牛顿环仪使环心在视场中央，观察十字叉丝水平叉丝可否与标尺平 行，竖直叉丝可否与牛顿环相切，若是不是，松开锁紧螺钉调治锁紧圈。调好后拧紧锁紧螺 钉。
5、最后一步就是测量牛顿环的直径。第一我们应该使被测物位于量程内，先转动鼓轮使显 微镜位于标尺中部，即25mm 刻度处。再慢慢搬动牛顿环使十字叉丝位于环心。牛顿环的
直径是经过测环的两侧地址的读数，它们的读数之差为该环的直径。按从左到右的序次或从
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