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本次实验主要通过牛顿环装置观察等厚干涉现象,并探究不同条件对干涉条纹的影响。实验使用的核心器材包括牛顿环仪、读数显微镜、钠光灯源(波长589.3nm)、待测透镜与平玻璃板组成的空气薄膜,以及用于条件改变的附加配件(如不同折射率的填充液体、不同曲率半径的透镜)。
实验首先在标准空气膜条件下进行。调节读数显微镜,直到看清清晰的明暗相间的同心圆环。中心为一暗斑,这是因为光在平玻璃板下表面反射时有半波损失。用显微镜测出第m环和第n环的直径Dm和Dn,利用公式R = (Dm²
然后我们改变实验条件进行对比观测。第一个改变是在透镜与平玻璃板之间滴入蒸馏水(折射率n≈1.33)。重新观察发现,牛顿环的半径整体缩小。用同样的环级数测量直径并代入公式R = (Dm²
分析讨论部分,主要对比了三种情况:标准空气膜、充液膜和更换透镜。数据表明,介质折射率增大导致光程差变化加快,同级干涉条纹对应的膜厚减小,故环半径收缩。而透镜曲率半径增大,则使得空气膜厚度随径向距离的变化率减小,要达到相同的光程差需要更大的半径移动,因此条纹变得稀疏。实验中遇到的主要问题是反光过强或视场亮度不均,通过仔细调节显微镜下方的半反射玻璃片角度得以改善。环心定位和直径测量的对准误差是主要误差来源。
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