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实验名称：牛顿环实验 实验五 牛顿环实验 实验性质：综合性实验 教学目的和要求： 1. 理解牛顿环的形成原因与等厚干涉的含义。 2.学习用牛顿环测量平凸透镜曲率半径，并熟练运用逐差法处理数据。 3.熟练使用读数显微镜。 教学重点与难点： 1 ．理解牛顿环的成因与等厚干涉的含义 2 ．测定牛顿环的直径与用逐差法来处理数据 3. 各仪器的正确使用。 一．检查学生的预习情况 检查学生预习报告:内容是否完整，表格是否正确。 二．实验仪器和用具：牛顿环仪、钠灯、读数显微镜 三．讲解实验原理 1. 牛顿环 把一块曲率半径相当大的平凸透镜 A 的凸面放在一块很平的平玻璃 B 上， a 那么在两者之间就形成类似劈尖形的空气薄层。如图 1 （ ）。如果将一束单色光 垂直地投射上去 ，则入射光在空气层上下两表面反射且在上表面相遇将产生干 涉。在反射光中形成一系列以接触点 O 为中心的明暗相间的光环叫牛顿环。各 明环（或暗环）处空气薄层的厚度相等，故称为等厚干涉。 图 1  明、暗环的干涉条件分别是：  2e  k k 1,2,3, 2    2e  (2k 1) k 0,1,2, 2 2 其中 一项是由于二束相干光线中，其中一束光从光疏媒质 （空气）到光密 2 媒质（玻璃）交界面上反射时，发生“半波损失”引起的。 r e b 环半径 与厚度 的关系见图 31-1 （ ） 因为 R 2 r 2 (R e)2 即 r 2 2eR e2 R 系透镜 A 的曲率半径。由于 Re 所以上式近似为 r 2 e  2R 带入明、暗环公式分别有  r 2 (2k 1)R （明环） （1 ） 2 r 2 kR （暗环） （2 ） λ 实验中利用暗环公式（2 ），由单色光 所形成的暗环来测定透镜曲率半径 R O r 时应注意公式（2 ）是认为接触点 处（ =0 ）是点接触，且接触处无脏东西或 灰尘存在，但是，实际上接触是很小的面接触且存在脏物或灰尘，所以 O 处附 近是一块模糊的斑迹。由于脏物的存在，那么在暗环条件的公式中就多一项光程 差，于是有   2(e  a)   (2k  1) 2 2 式中 a 为脏物的线度。暗环半径