普通物理实验 4 · 项目首页 · 使用指南

在线虚拟实验 · 模型依据与参数来源

牛顿环实验

用干涉条纹测曲率，也用条纹间隔测细丝厚度。

牛顿环把平凸透镜的曲率变成暗环直径平方的斜率；空气劈尖把细丝撑起的高度变成条纹间隔。两部分共享薄膜干涉原理，分别从毫米读数推到曲率半径与微米厚度。

读实验报告 · HTML 阅读版 · Python 笔记本 · Wolfram 笔记本

图 1　牛顿环与空气劈尖：用两种薄膜几何连接条纹读数和长度

选择你的入口

从读数到物理量

牛顿环记录包含 6 个暗环级数及左右位置；劈尖部分包含 5 次条纹长度测量。采用钠黄光 $\lambda=589.3\ \mathrm{nm}$、隔级差 $p=10$，劈尖记录按 $N=20$ 个条纹间隔处理。

核心计算关系为

$$ R=\frac{D_{m+p}^{2}-D_m^{2}}{4p\lambda},\qquad D_m^2=am+b,\qquad h=\frac{N\lambda L}{2l_N}. $$

反射空气膜存在一次半波损失。隔级差消去固定厚度形成的截距，带截距拟合则保留截距供检查；两种曲率估计使用同一组暗环读数。

表 1　两种曲率半径估计与劈尖细丝直径

曲率拟合的标准误差来自六组残差；细丝均值 A 类分量来自五次重复读数。隔级组合共享部分直径，组合离散与独立重复测量分量分别理解。

曲率斜率与细丝重复性并排读

图 2 六组暗环直径平方的含截距拟合及残差	图 3 空气劈尖法五次细丝直径；条纹间隔数和劈尖长度按记录采用

直径平方与环级近似线性，残差显示各环定位的偏离。劈尖部分在相同条纹计数定义下换算细丝厚度，读数离散与条纹计数误差的作用方式不同。

环级选择与中心间隙

中心间隙图采用理想单色、等振幅两束模型，区域为横纵各 $-4$ 至 $4\ \mathrm{mm}$。滑块探索使用拟合曲率半径，间隙参数表示模型条件。

在 Jupyter 或 Wolfram 中从头运行，可沿报告章节查看数据读取、公式代入、计算输出与结果讨论。

在本机打开

环境安装见使用指南。在仓库根目录启动本实验的 Jupyter Notebook：

.\.venv\Scripts\python.exe -m jupyterlab experiments/course-04/newton-rings/notebooks/analysis.ipynb

Wolfram 安装包包含数据与 Notebook。将仓库路径改为本机路径后运行：

PacletInstall["D:/general-physics-lab/notebook/paclets/NewtonRingsLab/dist/NewtonRingsLab-0.1.0.paclet"];
Needs["NewtonRingsLab`"];
NewtonRingsLab`OpenNotebook[]

数据与计算实现

数据来源 · 返回课程目录