牛顿环装置实验报告误差分析

㈠ 牛顿环误差分析

一、把观察到的干涉产生的暗环的半径当成是光线进入透镜反射点的半径。分析光路图知道，它们是不相等的。这一因素影响不大，在分析误差时常常忽略而忘记考虑。
二．推导时,忽略了h^2,这样也使得测量结果偏小。 这一因素的影响也不大。
三、在实验操作中，由于中心不可能达到点接触，在重力和螺钉压力下，透镜会变形，中心会形成暗斑，造成测量结果偏差。
我们推导的公式中，用两个级次的差值进行处理，但是这样也只能避免确定暗环级次的问题，而不能真正返丛彻底消除中心暗斑大小对结果的影响。因为中心暗斑大小反映了透镜形变的大小，受到螺钉的压力和重力，不仅是中心处发生形变，整个曲祥厅面都要形变。越靠外的地方形变越大，则Δh变小，因此关系式中分母上的（m-n）与没有形变时已经不同了，而是变小了，可以推知，测量结果偏大了。实验书的公式暗含着这样的近似：认为只有中心处变平，而未考虑透镜曲面上其它地方的形变。事实上，当透镜发生形变后，就不再是球面了，也不严格满足关系式：Δ r^2=2RΔ h了。
也就是漏宴樱说，相同的半径R处对应的空气层厚度h减小，且越靠外减小得越甚，Δ h变小，m-n变小，测量结果偏大。这个因素是影响最大的一个因素，中心暗斑越大，测量结果越不准确，越偏大。
对于这一因素，有一篇题为《牛顿环中暗斑大小对测量结果的影响》的小论文进行了探讨。

㈡ 等厚干涉牛顿环的误差分析.

系统误差：平凸透镜与平面玻璃接触点有灰尘，引起附加光程差。再就是测量误差。

等厚干涉是由平行光入射到厚度变化均匀、折射率均匀的薄膜上、下表面而形成的干涉条纹．薄膜厚度相同的地方形成同条干涉条纹，故称等厚干涉．（牛顿环和楔形平板干涉都属等厚干涉．）

当一个曲率半径很大的平凸透镜的凸面放在一片平玻璃上时，两者之间就形成类似劈尖的劈形空气薄层，当一束平行光ab入射到厚度不均匀的透明介质薄膜上，在薄膜的表面上会产生干涉现象。

用一个曲率半径很大的凸透镜的凸面和一平面玻璃接触，在日光下或用白光照射时，可以看到接触点为一暗点，其周围为一些明暗相间的彩色圆环。

而用单色光照射时，则表现为一些明暗相间的单色圆圈。这些圆圈的距离不等，随离中心点的距离的增加而逐渐变窄。它们是由球面上和平面上反射的光线相互干涉而形成的干涉条纹。

(2)牛顿环装置实验报告误差分析扩展阅读：

利用牛顿环测一个球面镜的曲率半径设单色平行光的波长为γ，第k级暗条纹对应的薄膜厚度为dk，考虑到下界面反射时有半波损失γ/2，当光线垂直入射时总光程差由薄膜干涉公式求得。

当我们用显微镜从反射面来观察时，便可清楚地看到中心是一暗圆斑，而周围是许多明暗相间、间隔逐渐减小的同心环。

当我们从透射面观察时，干涉环纹与反射光的干涉环纹的光强恰好互补，中心是亮斑，原来的亮环变暗环，暗环变亮环。

牛顿还用水代替空气，从而观察到色环的半径将减小。他不仅观察了白光的干涉条纹，而且还观察了单色光所呈现的明间相间的干涉条纹。

牛顿环装置常用来检验光学元件表面的准确度．如果改变凸透镜和平板玻璃间的压力，能使其间空气薄膜的厚度发生微小变化，条纹就会移动。用此原理可以精密地测定压力或长度的微小变化。

㈢ 用牛顿环测透镜的曲率半径实验的误差怎么分析

1、R20-10 、R25-15、R30-20 会有很大的差异。

原因：在数暗环时计数错误或计算中带错数据都可导致此结果。

在转动读数显微镜副尺档则时，有正转、反转交叉转动的现象。

目镜中的纵丝没有压到暗环的中央，而是与暗环内切或外切。

2、 实验中测出的R持续偏小

原因：读数显微镜中看到的明暗相间的条纹不清晰。

把中心的暗斑数做第一环。

在平凸透镜的凸面与玻璃片之间，有一空气薄层其厚度由中心接触点到边缘逐渐增大。若以平行单色光S垂直照射，则经空气层上下表面反射的两束光线有一光程差，在平凸透镜凸面相遇后，将发生干涉。

用读数显微镜观察，便可以清楚的看到中心为陵闭一小暗斑，周围是明暗相间宽度逐渐减小的许多同心圆环。此即等厚干涉条纹。这种等厚环形干涉条纹称为牛顿环。

(3)牛顿环装置实验报告误差分析扩展阅读

实验注意事项

1、 聚焦时，G的位置距物镜约为1厘米处，不要盲目操作，以免压断反光玻璃片。

2、 测量时不能振动，读数显微镜不可摇晃，且勿数错数。

3、 不可用手抚摸牛顿环仪光学表面，若不清洁，要用专门的揩镜纸揩试。

4、 牛顿环仪上三支螺丝不要拧得过紧，以免发生形变，严重时会损坏牛顿环仪。

㈣ 牛顿环实验报告

牛顿环实验报告
一、【实验目的】

(1)用牛顿环观察和分析等厚干涉现象； (2)学习利用干涉现象测量透镜的曲率半径； (3)学会使用读数显微镜测距。 【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，形成以接触点为圆心的明暗相间的环状干涉图样，
称为牛顿环，其光路示意图如图。
如果已知入射光波长，并测得第k级暗环的半径
rk，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。用直径此为计算R用的公式，它与附加厚光程差、圆心位置、绝对级次无
DD关，克服了由这些因素带来的系统误差，并且m、n可以是弦长。

二、【实验仪器】
JCD3型读数显微镜，牛顿环，钠光灯，凸透镜(包括三爪式透镜夹和固定滑座)。 【实验内容】 1、调整测量装置
按光学实验常用仪器的读数显微镜使用说明进行调整。调整时注意：

(1)调节45玻片，使显微镜视场中亮度最大，这时，基本上满足入射光垂直于透镜的要求(下部反光镜不要让反射光到上面去)。
(2)因反射光干涉条纹产生在空气薄膜的上表面，显微镜应对上表面调焦才能找到清晰的干涉图像。
(3)调焦时，显微镜筒应自下而上缓慢地上升，直到看清楚干涉条纹时为止，往下移动显微镜筒时，眼睛一定要离开目镜侧视，防止镜筒压坏牛顿环。
(4)牛顿环三个压紧螺丝不能压得很紧，两个表面要用擦镜纸擦拭干净。 2、观察牛顿环的干涉图样
（1）调整牛顿环仪的三个调节螺丝，在自然光照射下能观察到牛顿环的干涉图样，并将干涉条纹的中心移到牛顿环仪的中心附近。调节螺丝不能太紧，以免中心暗斑太大，甚至损坏牛顿环仪。
（2）把牛顿环仪置于显微镜的正下方，使单色光源与读数显微镜上45?角的反射透明玻璃片等高，旋转反射透明玻璃 ，直至从目镜中能看到明亮均匀的光照。
（3）调节读数显微镜的目镜，使十字叉丝清晰；自下而上调节物镜直至观察到清晰的干涉图样。移动牛顿环仪，使中心暗斑（或亮斑）位于视域中心，调节目镜系统，使叉丝横丝与读数显微镜的标尺平行，消除视差。平移读数显微镜，观察待测的各环左右是否都在读数显微镜的读数范围之内。
3、测量牛顿环的直径
（1）选取要测量的m和n(各5环)，如取m为55，50，45，40，35，n为30，25，20，15，10。
（2）转动鼓轮。先使镜筒向左移动，顺序数到55环，再向右转到50 环，使叉丝尽量对准干涉条纹的中心，记录读数。然后继续转动测微鼓轮，使叉丝依次与45，40，35，30，25，20，15，10，环对准，顺次记下读数；再继续转动测微鼓轮，使叉丝依次与圆心右10，15，20，25，30，35，40，45，50，55环对准，也顺次记下各环的读数。注意在一次测量过程中，测微鼓轮应沿一个方向旋转，中途不得反转，以免引起回程差。
4、算出各级牛顿环直径的平方值后，用逐差法处理所得数据，求出 直径平方差的平均值代入公式求出透镜的曲率半径，并算出误差。 ． 注意：
(1)近中心的圆环的宽度变化很大，不易测准，故从K=lO左右开始比较好； (2)m-n应取大一些，如取m-n=25左右，每间隔5条读一个数。
(3)应从O数到最大一圈，再多数5圈后退回5圈，开始读第一个数据。 (4)因为暗纹容易对准，所以对准暗纹较合适。 ，
(5)圈纹中心对准叉丝或刻度尺的中心，并且当测距显微镜移动时，叉丝或刻度尺的 某根线与圈纹相切(都切圈纹的右边或左边)。 【数据记录与处理】

㈤ 牛顿环实验误差分析是什么

牛顿环实验误差分析如下：

我们推导的公式中，用两个级次的差值进行处理，但是这样也只能避免确定暗环级次的问题，而不卜宏轿能真正绝圆彻底消除中心暗斑大小对结果的影响。因为中心暗斑大小反映了透镜形变的大小，受到螺钉的压力和重力，不仅是中心处发生形变，整个曲面都要形变。

越靠外的地方形变越大，则Δh变小，因型肆此关系式中分母上的（m-n）与没有形变时已经不同了，而是变小了，可以推知，测量结果偏大了。

实验注意事项

1、 聚焦时，G的位置距物镜约为1厘米处，不要盲目操作，以免压断反光玻璃片。

2、 测量时不能振动，读数显微镜不可摇晃，且勿数错数。

3、 不可用手抚摸牛顿环仪光学表面，若不清洁，要用专门的揩镜纸擦拭。

4、 牛顿环仪上三支螺丝不要拧得过紧，以免发生形变，严重时会损坏牛顿环仪。