实验十六等厚干涉实验 、实验仪器: 等厚干涉实验全部仪器 读取毫米整数位的标尺(短线所对位置) 15度反光能,把光反射 旋转该镜寻找反射元和生环
实验十六 等厚干涉实验 一、实验仪器： 等厚干涉实验全部仪器
、实验原理及内容: 当波长为的单色平行光垂直入射牛顿环仪,空气膜上、下两表面的反射光在薄膜附 近相遇发生干涉。两束光的光程差将随空气膜厚度的变化而变化,空气膜厚度相同处反射 的两束光具有相同的光程差,形成的干涉条纹为膜的等厚点的轨迹,故为等厚干涉 从反射方向观察,干涉条纹是一组以接触点为中心的明暗相间的同心圆环 设平凸透镜的曲率半径为R,与接触点O相距为r处空气层的厚度为d,与接触点O 相距为r处上、下两表面反射光的光程差(半波损失)为 A=2d+ 产生暗环的条件是 A=(2k+1) (23-3) 其中k=0,1,2,3,…为干涉暗条纹的级数。 根据D2=4kR,则有 R 实际测量时,为了减小误差,采用测量两相距较远的暗环的直径,用逐差法处理数据。 2 4m-m) 上式中的m、n为环的序数,而非级数。可以证明上式成立 三、思考题: 1、为什么说牛顿环仪是等厚干涉?实验中所用薄膜是什么?其折射率为多少? 为什么说牛顿环实验又是分振幅干涉?我们看到的牛顿环是在什么地方形成的? 3、什么是半波损失?产生半波损失的条件是什么? 4、简述干涉条件及明条纹和暗条纹的形成条件(即公式)?在该公式中那部分是光程差? 那部分是干涉条件? 5、为了减小回程误差,在测量过程中,应如何操作仪器?读数显微镜的m整数位 从什么地方读,而mm小数位由什么位置读?
二、实验原理及内容： 当波长为 的单色平行光垂直入射牛顿环仪，空气膜上、下两表面的反射光在薄膜附 近相遇发生干涉。两束光的光程差将随空气膜厚度的变化而变化，空气膜厚度相同处反射 的两束光具有相同的光程差，形成的干涉条纹为膜的等厚点的轨迹，故为等厚干涉。 从反射方向观察，干涉条纹是一组以接触点为中心的明暗相间的同心圆环。 设平凸透镜的曲率半径为Ｒ，与接触点Ｏ相距为ｒ处空气层的厚度为ｄ，与接触点Ｏ 相距为ｒ处上、下两表面反射光的光程差（半波损失）为 2 2 = d + (23-2) 产生暗环的条件是 =(２ｋ＋１) 2 (23-3) 其中ｋ＝0，1，2，3，...为干涉暗条纹的级数。 根据 Dk 4kR 2 = ，则有 4 2 2 Dk 1 Dk R − = + 实际测量时，为了减小误差，采用测量两相距较远的暗环的直径，用逐差法处理数据。 4( ) 2 2 m n D D R m n − − = • • 上式中的 m、n 为环的序数，而非级数。可以证明上式成立。 三、思考题： 1、为什么说牛顿环仪是等厚干涉？实验中所用薄膜是什么？其折射率为多少？ 2、为什么说牛顿环实验又是分振幅干涉？我们看到的牛顿环是在什么地方形成的？ 3、什么是半波损失？产生半波损失的条件是什么？ 4、简述干涉条件及明条纹和暗条纹的形成条件（即公式）？在该公式中那部分是光程差？ 那部分是干涉条件？ 5、为了减小回程误差，在测量过程中，应如何操作仪器？读数显微镜的 mm 整数位 从什么地方读，而 mm 小数位由什么位置读？
6、在实验中45度角半反射玻璃起什么作用?不要它能做成实验吗? 7、如何进行显微镜的调焦?如何消除视差? 8、光的干涉和衍射现象说明光的什么性质?光的本质具有什么性? 9、在测量某一条纹的直径时,我们测量的是什么?在操作中,应首先作什么观察,然 后再进行测量?这样做的目的? 10、在测量牛顿环直径时,若叉丝交点不是准确地通过圆环的中心,因而测量的是弦 长而非真正的直径,这对实验结果是否有影响?为什么? 11、用牛顿环测球面的曲率半径时,能否先测得某一干涉圆环的直径dk后用公式 dk=4kR计算R值?为什么? 12、牛顿环中心在什么情况下是暗的?在什么情况下是亮的? 13、如果被测透镜是平凹透镜,能否用本实验的方法测定其凹面的曲率半径?试说明 其理由和推导出相应的公式。(选做)
6、在实验中 45 度角半反射玻璃起什么作用？不要它能做成实验吗？ 7、如何进行显微镜的调焦？如何消除视差？ 8、光的干涉和衍射现象说明光的什么性质？光的本质具有什么性？ 9、在测量某一条纹的直径时，我们测量的是什么？在操作中，应首先作什么观察，然 后再进行测量？这样做的目的？ 10、在测量牛顿环直径时，若叉丝交点不是准确地通过圆环的中心，因而测量的是弦 长而非真正的直径，这对实验结果是否有影响？为什么？ 11、用牛顿环测球面的曲率半径时，能否先测得某一干涉圆环的直径 d k 后用公式 dk = 4kR 计算 R 值？为什么？ 12、牛顿环中心在什么情况下是暗的？在什么情况下是亮的？ 13、如果被测透镜是平凹透镜，能否用本实验的方法测定其凹面的曲率半径？试说明 其理由和推导出相应的公式。(选做)