牛顿环测曲率半径数据

用牛顿环测曲率半径

实验目的：

1.观察光的干涉现象及其特点。 2.学习使用读数显微镜。

3.利用牛顿环干涉测量平凸透镜的曲率半径R。 4.利用劈尖干涉测量微小厚度。

仪器用具： 读数显微镜、钠光灯、牛顿环装置、劈尖 入射光?实验原理: 当一曲率半径很大的平凸透镜的凸面与一磨光平玻璃板相接触时，在透镜的凸面与平玻璃之间将形成一空气薄膜，离接触点等距离的地方，厚度相同。如图所示，若以波长为λ的单色平行光投射到这种装置上，则由空气膜上下表面反射的光波将互相干涉，形成的干涉条纹为膜的等厚各点的轨迹，这种干涉是一种等厚干涉。在反射方向观察时，将看到一组以接触点为中心的亮暗相间的圆环形干涉条纹，而且中心是一暗斑；如果在透射方向观察，则看到的干涉环纹与反射光的干涉环纹的光强分布恰成互补，中心是亮斑，原来的亮环处变为暗环，暗环处变为亮环，这种干涉现象最早为牛顿所发现，故称为牛顿环。设半径为R，则会有：。其中Dm和Dn分别为第m环和第n环的半径。 rKO(a)RdKD1X1(左)D4X4(左)(b)图8-1 牛顿环的产生X1(右)X4(右)实验基本步骤：

（1）将牛顿环装置放置在读数显微镜的玻璃平台上，点亮钠光灯，让钠黄光经会聚透镜L变成平行

用牛顿环测曲率半径

实验目的：

1.观察光的干涉现象及其特点。 2.学习使用读数显微镜。

3.利用牛顿环干涉测量平凸透镜的曲率半径R。 4.利用劈尖干涉测量微小厚度。

仪器用具： 读数显微镜、钠光灯、牛顿环装置、劈尖 入射光?实验原理: 当一曲率半径很大的平凸透镜的凸面与一磨光平玻璃板相接触时，在透镜的凸面与平玻璃之间将形成一空气薄膜，离接触点等距离的地方，厚度相同。如图所示，若以波长为λ的单色平行光投射到这种装置上，则由空气膜上下表面反射的光波将互相干涉，形成的干涉条纹为膜的等厚各点的轨迹，这种干涉是一种等厚干涉。在反射方向观察时，将看到一组以接触点为中心的亮暗相间的圆环形干涉条纹，而且中心是一暗斑；如果在透射方向观察，则看到的干涉环纹与反射光的干涉环纹的光强分布恰成互补，中心是亮斑，原来的亮环处变为暗环，暗环处变为亮环，这种干涉现象最早为牛顿所发现，故称为牛顿环。设半径为R，则会有：。其中Dm和Dn分别为第m环和第n环的半径。 rKO(a)RdKD1X1(左)D4X4(左)(b)图8-1 牛顿环的产生X1(右)X4(右)实验基本步骤：

（1）将牛顿环装置放置在读数显微镜的玻璃平台上，点亮钠光灯，让钠黄光经会聚透镜L变成平行

实验四 用牛顿环测平凸透镜的曲率半径

[实验目的]

1.通过实验加深对等厚干涉原理的理解

2.学习用牛顿环测量平凸透镜曲率半径的方法 3.掌握读数显微镜的使用

4.学习用逐差法（或作图法）处理数据

[教学方法]

采用启发式，引导式教学方法

[实验原理]

当一曲率半径很大的平凸透镜的凸面与一磨光平玻璃板相接触时，在透镜的凸面与平玻璃板之间将形成一空气薄膜，离接触点等距离的地方，厚度相同。如图1所示，若以波长为?的单色平行光投射到这种装置上，则由空气膜上下表面反射的光波将互相干涉，形成的干涉条纹为膜的等厚各点的轨迹，这种干涉是一种等厚干涉，在反射方向观察时，将看到一组以接触点为中心的亮暗相间的圆环

图1

干涉条纹，而且中心是一暗斑（图2a）；如果在透射方向观察，则看到的干涉环纹与反射光的干涉环纹的光强分布恰成互补，中心是亮斑，原来亮环处变为暗环，暗环处变为亮环（图2b），这种干涉现象最早为牛顿所发现，故称牛顿环。

1

（a）

（b）

图m2 级干涉暗环的半径为 平凸透镜的曲率半径为R，形成的rm，不难证明

暗环 ： rm?mR? （1）

（2） 2以上两式表明，当?已知时，只要测出第m级暗环

牛顿环测量曲率半径实验报告

实验目的

1 观察等厚干涉现象，理解等厚干涉的原理和特点 2 学习用牛顿环测定透镜曲率半径

3 正确使用读数显微镜，学习用逐差法处理数据

实验仪器

读数显微镜，钠光灯，牛顿环仪，入射光调节架

实验内容

1． 观察牛顿环

将牛顿环放置在读数显微镜镜筒和入射光调节架下方，调节玻璃片的角度，使通过显微镜目镜观察时视场最亮。

调节目镜，看清目镜视场的十字叉丝后，使显微镜镜筒下降到接近牛顿环仪然后缓慢上升，直到观察到干涉条纹，再微调玻璃片角度和显微镜，使条纹清晰。

2． 测牛顿环半径

使显微镜十字叉丝交点和牛顿环中心重合，并使水平方向的叉丝和标尺平行（与显微镜移动方向平行）。记录标尺读数。

转动显微镜微调鼓轮，使显微镜沿一个方向移动，同时数出十字叉丝竖丝移过的暗环数，直到竖丝与第N环相切为止（N根据实验要求决定）。记录标尺读数。

3． 重复步骤2测得一组牛顿环半径值，利用逐差法处理得到的数据，得到牛顿环半径R

和R的标准差

数据处理及结果

下图为在系统提供的表格内记录了相应的实验数据后由系统计算的结果

下图为在仿真实验中先后调节好入射光调节架，显微镜镜筒，牛顿环位置及目镜位置后从目镜中观察到的衍射图样（牛顿环处于正中位

牛顿环测量曲率半径实验报告

实验目的

1 观察等厚干涉现象，理解等厚干涉的原理和特点 2 学习用牛顿环测定透镜曲率半径

3 正确使用读数显微镜，学习用逐差法处理数据

实验仪器

读数显微镜，钠光灯，牛顿环仪，入射光调节架

实验内容

1． 观察牛顿环

将牛顿环放置在读数显微镜镜筒和入射光调节架下方，调节玻璃片的角度，使通过显微镜目镜观察时视场最亮。

调节目镜，看清目镜视场的十字叉丝后，使显微镜镜筒下降到接近牛顿环仪然后缓慢上升，直到观察到干涉条纹，再微调玻璃片角度和显微镜，使条纹清晰。

2． 测牛顿环半径

使显微镜十字叉丝交点和牛顿环中心重合，并使水平方向的叉丝和标尺平行（与显微镜移动方向平行）。记录标尺读数。

转动显微镜微调鼓轮，使显微镜沿一个方向移动，同时数出十字叉丝竖丝移过的暗环数，直到竖丝与第N环相切为止（N根据实验要求决定）。记录标尺读数。

3． 重复步骤2测得一组牛顿环半径值，利用逐差法处理得到的数据，得到牛顿环半径R

和R的标准差

数据处理及结果

下图为在系统提供的表格内记录了相应的实验数据后由系统计算的结果

下图为在仿真实验中先后调节好入射光调节架，显微镜镜筒，牛顿环位置及目镜位置后从目镜中观察到的衍射图样（牛顿环处于正中位

如有你有帮助，请购买下载，谢谢！

班级_____________学号____________姓名___________带课老师____________ 完成实验时间_______________签名序号_____________预习检查____________

实验九 用牛顿环干涉测透镜曲率半径

实验目的

1.掌握用牛顿环测定透镜曲率半径的方法; 2.通过实验加深对等厚干涉原理的理解;

实验仪器和用具

钠灯,牛顿环仪,玻璃片(连支架),移测显微镜

实验原理

详见教材P113-116. 实验内容 1 实验数据处理

表1 牛顿环相应级数暗环位置读数(零点读数:0.004)单位:cm

测量 级数 序号 1 2 3 21.592 27.690 21.898 27.364 22.257 27.008 22.684 26.570 23.251 26.028 27.475 21.362 27.170 21.676 26.802 22.052 26.371 22.476 25.808 23.052 21.579 27.689 21.893 27.365 22.261 27.009 22.682 26.567 23.249 26.0

曲率的倒数就是曲率半径。 曲线的曲率。平面曲线的曲率就是是针对曲线上某个点的切线方向角对弧长的转动率，通过微分来定义，表明曲线偏离直线的程度。

K=lim|Δα/Δs|，Δs趋向于0的时候，定义k就是曲率。 曲率半径主要是用来描述曲线上某处 曲线弯曲变化的程度

特殊的如：圆上各个地方的弯曲程度都是一样的 （常识）而曲率半径就是它自己的半径;直线不弯曲 ,所以曲率是0,0没有倒数,所以直线没有曲率半径.

圆形越大,弯曲程度就越小,也就越近似一条直线.所以说,圆越大曲率越小,曲率越小,曲率半径也就越大.

如果在某条曲线上的某个点可以找到一个相对的圆形跟他有相等的曲率,

那么曲线上这个点的曲率半径就是该圆形的半径（注意,是这个点的曲率半径,其他点有其他的曲率半径).也可以这样理解：就是把那一段曲线尽可能的微分，直到最后近似一个圆弧，这个圆弧对应的半径即曲线上这个点的曲率半径. Eg:

因列车在高速通过弯道时由于惯性有向弯道的外侧翻车的危险（参看：2008年胶济铁路列车相撞事故），在铁路的设计和建造时，对不同速度等级的铁路规定了车辆可以安全通过的圆曲线的最小半径，就是线路的最小曲线半径。

用物理方法计算抛物线某点处的曲率和曲率半径

对于一般的弧来说，各点处曲率可能不同，但当弧上点A处的曲率不为零时，我们可以设想在弧的凹方一侧有一个圆周，它与弧在点A相切（即与弧有公切线），这样的圆就称为弧上A点处的曲率圆。

对于函数图形某点的曲率和曲率半径，在数学上我们需要用到求二阶导数的方法。 今天我想简单说一种有趣的方法，将该问题用物理的思维来解决，无需求导便能够知道抛物线某点处的曲率和曲率半径。这种方法不属于主流方法，因此不能用它代替常规方法。介绍此方法的目的，只是为了让大家对抛物线及抛体运动和圆周运动乃至整个曲线运动本质上的联系有更加深刻的认识。

2

举一个最简单的例子：y=-x，我们作出它的图像

设图像上存在一点A（a，-a），求该点的曲率和曲率半径。

2

我们假设一质点从顶点O开始做平抛运动，恰经过A（a，-a）。

接下来，我们可以算出该点处质点的速度大小：先得到下落时间，接着算出水平速度和

2

竖直速度分量，再合成。质点在该点处速度大小为v=√(g/2+2ag）。

接下来，我们利用角度关系，将A处的加速度（即重力加速度g）沿速度方向和垂直于速度方向分解，如下图：

2

令A点处质点速度方向与水平方向的夹角为θ，可得垂直于速度方向的加速度分量

利用牛顿环测液体折射率

摘要：液体折射率的测量在工农业中十分重要，本文阐述了牛顿环测液体折射率的实验原理，通过比较空气与水中牛顿环半径，求出液体折射率。本文采用逐差法处理数据，测量过程简单，结果较为准确

关键词：牛顿环 液体折射率 逐差法

牛顿环是一种典型的等厚薄膜干涉现象，能充分显示光的波动性。本文通过研究对比空气和水在牛顿环里发生的干涉现象，更新了液体折射率的测试方法，使牛顿环的应用更加丰富，开拓了物理实验的新视野。

一，当牛顿环薄膜为一般介质的讨论

如图所示，设距接触点为ｒ处薄膜厚度为ｄ，设薄膜折射率为Ｎ．一束单色光垂直投射上去，入射光在薄膜上下表面反射并与上表面发生干涉，两束光光程差为：

?=2dn??2------------------------------------------(1)

在反射光中形成一系列以接触点Ｏ为中心的明暗相间的同心圆圈（如图ｂ所示）叫牛顿圈。 其中

?项是膜层下表面光由光疏介质到光密介质交界面反射时所引起的半波损失。 2满足明、暗圈的干涉条件分别是： ??2dN?K=1,2,3……

??2dN?22?2?k?―

小曲率半径盾构法隧道施工技术探讨

摘要：指出小曲率曲线半径隧道施工的重点及难点，分别从盾构掘进、管片拼装、壁后注浆、环境保护四个方面介绍施工中可能遇到的问题及相关建议，为今后的小曲率曲线半径盾构法隧道施工提供了依据。

关键词：小曲率曲线半径 超挖刀 铰接装置 侧向漂移 施工质量

一、引言

随着社会的发展，越来越多的城市选择地下轨道交通作为缓解城市交通压力的工具。一般来说，地下铁道线路设计的任务是在规划路网和预可行性研究的基础上，对拟建的地下铁道线路的平面和竖向位置进行最佳化的布置。但是由于受规划及现有建筑物的制约，使得地铁线路的线性越来越复杂，小曲率半径隧道的应用也将越来越多。小曲率半径隧道的施工与常规盾构法施工相比存在一定的特殊性，研究小曲率半径盾构法隧道施工技术也就成为必要。

决定小曲率半径曲线施工成败的因素很多，有地层条件、盾构机、管片、超挖量、背后注浆及其他辅助工法的使用。其中关键因素就是控制好小曲率半径曲线上的盾构掘进技术、管片拼装技术、同步注浆技术以及地面沉降控制技术等。

二、小曲率半径上的盾构掘进技术

盾构机在曲线段上为有一定长度的直线刚形体，曲线半径越小，盾构机身越长，则盾构机的掘进线路与隧道轴线拟合越难，偏差越大。曲线段上的