西安郏電學院XI'ANUNIVERSITYOFPOSTS&TELECOMMUNICATIONS光的等厚干涉实验物理实验教学中心马红
光的等厚干涉实验 物理实验教学中心 马红
实验背景在日常生活中光的干涉现象我们常常可以见到。比如，当太阳照射在肥皂泡或水面上的油膜时，他们的表面呈现出美丽的彩色条纹，这就是由于自然光在薄膜上产生于涉现象引起的。17世纪初物理学家牛顿在考察肥皂泡及其薄膜干涉现象时，把一个玻璃二棱镜压在一个曲率半径口知的透镜上，偶然发现了于涉圆环，并对此进行了实验观测和研究。他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圆圈，用单色光照射，则出现明暗相间的单色圆圈。这是由于光的干涉造成的，这种光学现象后被称为“牛顿环”。牛顿环是一种光的等厚干涉现象
2 在日常生活中光的干涉现象我们常常可以见到。比如，当太阳光照 射在肥皂泡或水面上的油膜时，他们的表面呈现出美丽的彩色条纹，这 就是由于自然光在薄膜上产生干涉现象引起的。 17世纪初物理学家牛 顿在考察肥皂泡及其薄膜干涉现象时，把一个玻璃三棱镜压在一个曲率 半径已知的透镜上，偶然发现了干涉圆环，并对此进行了实验观测和研 究。他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圆圈，用单色光照射，则出现明 暗相间的单色圆圈。这是由于光的干涉造成的，这种光学现象后被称为 “牛顿环”。牛顿环是一种光的等厚干涉现象。 实验背景
实验目的1、了解读数显微镜的结构和使用方法：2、理解牛顿环的干涉原理：3、掌握用干涉法测透镜曲率半径的方法
1、了解读数显微镜的结构和使用 方法； 2、 理解牛顿环的干涉原理； 3、掌握用干涉法测透镜曲率半径的 方法
实验仪器读数显微镜光源（钠光灯）钠光在可见光范围内两条谱线的波长分别为589.59nm和589.00nm。这两条谱线很接近，所以可以把它视为单色光源并取其平均值589.30nm为波长
实验仪器 读数显微镜 光源（钠光灯） 钠光在可见光范围内两条谱线的波长分别为589.59nm和 589.00nm。这两条谱线很接近，所以可以把它视为单色光源， 并取其平均值589.30nm为波长
实验装置调垫手轮读数装置调焦手轮丝杆测微器丝杆测微器
实验装置
平凸透镜平凸透镜与平板玻璃组合成牛顿环实验样品平凸透镜平板玻璃
平凸透镜 平凸透镜与平板玻璃组合成牛顿环实验样品。 平凸透镜 平板玻璃
实验原理曲率半径很大的平凸透镜的凸面和平板玻璃之间形成自中心向外逐渐变厚的空气薄层。当入射光垂直地射向平凸透镜时，透镜下表面（凸面所反射的光和平板玻璃上表面所反射的光互相干涉，形成于涉条纹。如果光束是单色光，我们将观察到明暗相间同心环形条纹：如果是自色光，将观测到彩色条纹。这种环形干涉条纹叫牛顿环
实验原理 曲率半径很大的平凸透镜的凸面和平板玻璃之间形成自中心向外逐渐 变厚的空气薄层。当入射光垂直地射向平凸透镜时，透镜下表面（凸面） 所反射的光和平板玻璃上表面所反射的光互相干涉，形成干涉条纹。如果 光束是单色光，我们将观察到明暗相间同心环形条纹；如果是白色光，将 观测到彩色条纹。这种环形干涉条纹叫牛顿环。 rk R ek
设平透镜的曲率半径为R，距接触点O半径为r的圆周点D处的空气层厚度为8，对应于D点产生的涉所形成的暗条纹的条件为：25+-（2元+号-0.1.2.(1)2由图中的几何关系可看出R-+R-=+R-2R5+8由于尺。.上式中8略去，故一元将值代入式（1），化简=kAR空气层厚度相同处的各点处在同一圆环上，满足几何关系：C2R离开中心越远，光程差增加越快，干涉级次增加很快牛顿环也越密。出现暗环满足的条件是：A-24+号-（2k+0号k=0,1,2,.-.DD2实验测量公式：k+m2R-4m元
空气层厚度相同处的各点处在同一圆环上，满足几 何关系: 离开中心越远，光程差增加越快，干涉级次增加很快， 牛顿环也越密。 出现暗环满足的条件是： 实验测量公式： R r e k k 2 2 r R h 2 (2 1) 2 2 = ek + = k + k = 0，1，2，
C理论原理分析光程差，取n=1，（考虑半波损失）21自标消去e计算环的半径r（why？）R2ka,k = 1,2, .. (加强)22e2+12r(2k + 1)k = 0, 1,2, · · (减弱)nine20Bnir2 =R2-(R -e) =2eR -ei级暗环/kaRkk = 0,1,2, 3, ...=128e(2k - 1) aR~级明纹rk = 1, 2, 3, ...k2R2R讨论：e =0时的情况？测量R12
理论原理 分析光程差，取 n=1， (考虑半波损失) 目标: 消去e 计算环的半径 r (why ?) 2 1) 1, 2, 0, 1, , ( ) 2 2 , ( ) 2 2, e = = + = + 加强 （ 减弱 k k k k 2 2 2 2 r eR e = − R R e − − = ( ) 2 k 2 2 r e R ( ) 1 2 1 , 2 3 2 R r − 级明纹 k = k = k k 级暗环 r = R = 0 1 2 3 ，, k k k k 讨论： e R = 0时的情况？测量 ?
实验现象显微镜·现象玻璃片钠黄光牛顿环仪
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