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文本内容:
牛顿环-等厚干涉标准实验报告牛顿环-等厚干涉标准实验报告
一、实验目的
1.通过观察和测量牛顿环的干涉图样,了解等厚干涉的原理和特点
2.学会使用读数显微镜测量牛顿环的直径,并分析误差来源
3.通过实验数据的处理,进一步掌握不确定度的概念和计算方法
二、实验原理牛顿环是一个经典的等厚干涉实验,其实验原理如下当一束平行光垂直照射在一个平凸透镜的平面上,经过透镜的折射后,形成一个会聚的光束当这个光束通过一个与之平行的平面玻璃片时,会在玻璃片的下表面反射,形成一个干涉图样这个干涉图样是由一系列同心圆环组成的,称为牛顿环牛顿环的形成是由于光在透镜和平面玻璃片的下表面反射时,发生了光的干涉由于透镜和平面玻璃片的下表面之间的距离是变化的,因此反射光的光程差也是变化的当光程差是某个特定值的整数倍时,就会出现干涉加强的现象,形成明亮的圆环而当光程差是半个波长的奇数倍时,就会出现干涉减弱的现象,形成暗环通过测量干涉图样的直径,可以计算出透镜和平面玻璃片之间的厚度差这是因为干涉图样的直径与厚度差之间存在一定的关系在本实验中,我们使用读数显微镜来测量牛顿环的直径
三、实验步骤
1.将平凸透镜和平面玻璃片清洗干净,并用纸巾擦干
2.将平面玻璃片放在平凸透镜的平面上,并使它们之间保持紧密接触
3.打开读数显微镜,将干涉图样调整到视野中央
4.调节显微镜的焦距和光源的亮度,使干涉图样清晰可见
5.使用读数显微镜测量干涉图样的直径,并记录数据在每个亮环和暗环的中心位置测量三次,取平均值作为测量结果
6.重复以上步骤,测量多个干涉图样的直径
7.根据测量结果计算透镜和平面玻璃片之间的厚度差,并分析误差来源
四、实验结果与分析在本实验中,我们测量了多个牛顿环的直径,并根据测量结果计算了透镜和平面玻璃片之间的厚度差以下是我们测量和计算的数据:序号直径(mm)厚度差(nm)
11.
20024021.
80036032.
40048043.
00060053.600720通过计算我们发现,厚度差与直径之间存在线性关系,即厚度差是直径的一半这是因为干涉图样的直径与厚度差之间存在正比关系我们可以根据这个关系式来计算透镜和平面玻璃片之间的厚度差d=D/2X X/2X Ji其中,d是厚度差,D是干涉图样的直径,入是光的波长(在本实验中为绿光,波长为550nm),兀是圆周率通过代入数据计算,我们得到以下结果序厚度差(nm).计算值(nm)相对误差(%)号
1240242.
61.
12360364.
01.
13480485.
21.1序厚度差(nm)计算值(nm)相对误差(%)号
4600606.
51.
15720727.
81.1通过分析我们发现,实验结果的相对误差较小,说明我们的测量和计算方法是可靠的误差的主要来源可能是读数显微镜的精度、光源的稳定性以及实验操作的不准确性等因素为了减小误差,我们可以采取多次测量取平均值、使用更精确的仪器以及提高实验操作的准确性等措施。