北京师范大学珠海分校大学物理实验报告
实验名称：牛顿环实验测量
学院工程技术学院
专业测控技术与仪器
学号 1218060075
姓名钟建洲
同组实验者 1218060067余浪威
1218010100杨孟雄
2013 年 1 月 17日
实验名称
牛顿环实验测量
一、实验目的
1.观察牛顿环干涉现象条纹特征；
2.学习用光的干涉做微小长度的测量；
3.利用牛顿环干涉测量平凸透镜的曲率半径；
4.通过实验掌握移测显微镜的使用方法
二、实验原理
在一块平面玻璃上安放上一焦距很大的平凸透镜，使其凸面与平面相接触，在接触点 o 附近就形成一层空 气膜。当用一平行的准单色光垂直照射时，在空气膜上表面反射的光束和下表面反射的光束在膜上表面相遇相干，形成以 o 为圆心的明暗相间的环状干涉图样，称为牛顿环。如果已知入射光波长，并测得第 k 级 暗环的半径 r k ，则可求得透镜的曲率半径 R 。但 实际测量时，由于透镜和平面玻璃接触时，接触点有压力产生形变或有微尘产生附加光程差，使得干涉条纹的圆心和环级确定困难。第m 环与第n 环
用直径 D m 、 D n 。
()
λ
n m n D m D R +-=
42
2此为计算 R
用的公式，它与附加厚度、
圆心位置、绝对级次无关，克服了由这些因素带来的系统误差，并且D m 、
D n 可以是弦长。
三、实验内容与步骤
用牛顿环测量透镜曲率半径
(1).按图布置好实验器材，使用单色扩展光源，将牛顿环装置放在读数显微镜工作台毛玻璃中央，并使显微镜筒正对牛顿环装置中心。
(2).调节读数显微镜。
1.调节目镜，使分划板上的十字刻度线清晰可见，并转动目镜，使十字刻度线的横线与显微镜筒的移动方向平行。
2.调节45度反射镜，使显微镜视觉中亮度最大，这时基本上满足入射光垂直于待测量透镜的要求。
1.转动手轮A，使显微镜平移到标尺中部，并调节调焦手轮B，使物镜接近牛顿环装置表面。
2.对显微镜调焦。缓慢地转动调焦手轮B，使显微镜筒由下而上移动进行调焦，直到从目镜中清楚地看到牛顿环干涉条纹且无视差为止；然后移动牛顿环装置，使目镜中十字刻度线交点与牛顿环中心重合
(1).观察条纹的特征。
观察各级条纹的粗细是否一致，其间距有无差异，并做出解释。观察牛顿环中心是亮斑还是暗斑？
(2).测量暗环的直径
转动读数显微镜的读数鼓轮，同时在目镜中观察，使十字刻度线由牛顿环中心缓慢地向一侧移动到43环；然后再回到第42环。自42环起，单方向移动十字刻度，每移3环读数一——直到测量完成另一侧的第42环。并将所测量的第42环到第15环各直径的左右两边的读数记录在表格内。
四、数据处理与结果
1.求透镜的曲率半径。
测出第15环到第42环暗环的直径，取m-n=15,用逐差法求出暗环的直径平方
差的平均值，按算出透镜的曲率半径的平均值R。
R1＝(d422-d272)/[4(42-27]λ= 895.85 mm
R2＝(d392-d242)/[4(39-24]λ= 896.97 mm
R3＝(d362-d212)/(4(36-21)λ= 887.94mm
R4＝(d332-d182)/(4(33-18)λ= 893.30mm
R5＝(d302-d152)/(4(30-15)λ= 982.92mm R=(R1+R2+R3+R4+R5)/5= 893.39mm 五、附件：原始数据
暗环级别
显微镜读数/mm环直径
d=
左
右
x
x-/mm
环直径平方
2
d/2
mm
右
x
左
x
42 29.842 20.108 9.734 94.751 39 29.663 20.248 9.415 88.642 36 29.486 20.428 9.058 82.047 33 29.308 20.602 8.706 75.794 30 29.128 20.808 8.320 69.222 27 28.930 20.988 7.942 63.075 24 28.741 21.196 7.545 56.927 21 28.513 21.396 7.117 50.652 18 28.278 21.629 6.649 44.209 15 28.034 21.898 6.136 37.650
