《大学物理实验》课程教学资源（教案）用牛顿环测定透镜的曲率半径

大学物理实验教案用牛顿环测定透镜的曲率半径实验题目实验性质4教师基本实验实验学时陈水波，吴刚1、观察光的等厚干涉现象，加深对干涉原理的理解2、学习用牛顿环测量透镜曲率半径的原理和方法.教学目的3、学会读书显微镜的调整和使用。重点学习牛顿环的原理1．空程差难点2.视场亮度的调节课前的准备：1.仪器设备的检查时间的掌握：预留5分钟机动的时间。2.实验的预做（采集三组以上数据进行处理）。3.作出数据表格设计的参考。课上教学的设计：一、课上的常规检查（预习报告、数据表格的设计等)。(5分钟)教二、讲解的设计(55分钟）学过程1、引言的17世纪初，物理学家牛顿在考察肥皂泡及其他薄膜干涉现象时，设偶然发现用一个曲率半径大的凸透镜和一个平面玻璃相接触，用白光计照射时，其接触点出现明暗相间的同心彩色圆环，用单色光照射，则出现明暗相间的单色圆环。这是由于光的干涉造成的，这种光学现象被称为“牛顿环”。牛顿环是分振幅等厚干涉现象，所呈现的等厚条纹是一组以接触点0为中心的一系列明暗相间的、内疏外密的同心圆环。常用来测量透镜的大曲率半径，或检验表面光洁度和平面度，而且测量精密度较高

大 学 物 理 实 验 教 案 实验题目 用牛顿环测定透镜的曲率半径 实验性质 基本实验 实验学时 4 教师 陈水波，吴刚 教学目的 1、观察光的等厚干涉现象，加深对干涉原理的理解. 2、学习用牛顿环测量透镜曲率半径的原理和方法. 3、学会读书显微镜的调整和使用。 重 点 学习牛顿环的原理 难 点 1． 空程差 2． 视场亮度的调节 教 学 过 程 的 设 计 课前的准备： 1.仪器设备的检查. 2.实验的预做（采集三组以上数据进行处理）。 3.作出数据表格设计的参考。 课上教学的设计： 一、课上的常规检查 （预习报告、数据表格的设计等）。 (5 分钟) 二、讲解的设计 (55 分钟) 1、引言 17 世纪初，物理学家牛顿在考察肥皂泡及其他薄膜干涉现象时， 偶然发现用一个曲率半径大的凸透镜和一个平面玻璃相接触，用白光 照射时，其接触点出现明暗相间的同心彩色圆环，用单色光照射，则 出现明暗相间的单色圆环。这是由于光的干涉造成的，这种光学现象 被称为“牛顿环”。 牛顿环是分振幅等厚干涉现象，所呈现的等厚条纹是一组以接触 点 O 为中心的一系列明暗相间的、内疏外密的同心圆环。常用来测量 透镜的大曲率半径，或检验表面光洁度和平面度，而且测量精密度较 高。 时间的掌握：预留 5 分 钟机动的时间

2.提出本实验的目的与任务，讲授为完成本实验设计思想和设计原则实验原理入射光1.两干涉光的光程差8=2d+^/2R2.暗环形成的条件18=(2k+1)22d =kaR? =r?+(R-d)?D?-Dr-m4.最后R=4mar?= kRa3.暗环直径3、实验的拓展：（由本实验的完成深化和延伸所学的知识，启发学生利用现有的设备拓展出新的实验内容，培养学生的创新思维和创新能力。）1)、检查光学元件质量.2)、测量细丝直径.4.数据的测量与处理要求用计算机处理数据5.介绍主要仪器设备与使用6.强调实验中要注意的问题1）、显微镜物镜调焦时，应由下往上，以免损伤仪器。讲作图法2）、测量时应单向转动测微鼓轮以消除空程差3)、读数时，叉丝应对准暗纹中央而不是边缘

2.提出本实验的目的与任务，讲授为完成本实验设计思想和设计原则 实验原理 1. 两干涉光的光程差 2.暗环形成的条件 3、实验的拓展：(由本实验的完成深化和延伸所学的知识，启发学 生利用现有的设备拓展出新的实验内容,培养学生的创新思维和创新 能力。) 1）、检查光学元件质量. 2）、测量细丝直径. 4.数据的测量与处理 要求用计算机处理数据. 5．介绍主要仪器设备与使用 6．强调实验中要注意的问题 1）、显微镜物镜调焦时，应由下往上，以免损伤仪器。 2）、测量时应单向转动测微鼓轮以消除空程差。 3）、读数时，叉丝应对准暗纹中央而不是边缘。 讲作图法 d  = 2d +  / 2 2 (2 1)   = k + 2d = k 2 2 2 R = r + (R − d) r = kR 2 3.暗环直径 m D D R k k m 4 4. 2 2 − − 最后 =

(100分钟）三、学生的实验开始四、指导实验实验前30分钟不解答问题，给学生自己理解消化的时间，30分钟后边指导边提出一些问题启发学生解答.重点辅导五、检查实验的结果，签字六、实验小结（实验结束前的10分钟）1、实验中有哪些影响测量准确度的因素？2、如何利用多次测量来减小测量不确定度的？3、拓展题目完成的意义。课1.分析本实验主要误差来源。后思2.如何判断透镜的哪一面是曲面（平面）？考题1.李平.1991.牛顿环实验的三种数据处理方法.物理实验，11(03)：115-117.参考1.宋桂兰.1984.分析牛顿环实验中的误差.物理实验，4(06)：260-261文2.王波.2003.Exce1在误差计算及实验数据处理中的应用.大学物理实验，16(01)：69-71.献用牛顿环测定透镜的曲率半径，在黑板的中央。板实验的目的书内1、观察光的等厚干涉现象，加深对干涉原理的理解容2、学习用牛顿环测量透镜曲率半径的原理和方法，3、学会读书显微镜的调整和使用。重点与难点1.空程差2.视场亮度的调节

三、学生的实验开始 (100 分钟) 四、指导实验 实验前 30 分钟不解答问题,给学生自己理解消化的时间,30 分钟 后边指导边提出一些问题启发学生解答.重点辅导: 五、检查实验的结果,签字 六、实验小结 （实验结束前的 10 分钟） 1、实验中有哪些影响测量准确度的因素？ 2、如何利用多次测量来减小测量不确定度的？ 3、拓展题目完成的意义。 课 后 思 考 题 1．分析本实验主要误差来源。 2．如何判断透镜的哪一面是曲面（平面）？ 参 考 文 献 1. 李平.1991.牛顿环实验的三种数据处理方法.物理实验，11(03)：115-117. 1. 宋桂兰.1984.分析牛顿环实验中的误差.物理实验，4(06):260-261. 2. 王波.2003.Excel 在误差计算及实验数据处理中的应用.大学物理实验，16(01)：69-71. 板 书 内 容 用牛顿环测定透镜的曲率半径，在黑板的中央。 实验的目的 1、观察光的等厚干涉现象，加深对干涉原理的理解. 2、学习用牛顿环测量透镜曲率半径的原理和方法. 3、学会读书显微镜的调整和使用。 重点与难点 1.空程差 2.视场亮度的调节

《物理实验》教案（用牛顿环测定透镜的曲率半径）陈水波吴刚武汉理工大学一一理学院物理实验中心

《物理实验》教案 （用牛顿环测定透镜的曲率半径） 陈水波 吴刚 武汉理工大学——理学院物理实验中心