牛顿环与劈尖干涉

1、苏州大学物理实验教学中心光学实验苏州大学物理实验教学中心光学实验 实验目的实验目的 实验原理实验原理 仪器和用具仪器和用具 实验内容实验内容目 录 数据记录与处理数据记录与处理 注意事项注意事项苏州大学物理实验教学中心光学实验【实验目的】1、掌握用牛顿环测定透镜曲率半径的方法；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。通过实验加深对等厚干涉原理的理解。牛顿环 苏州大学物理实验教学中心光学实验1. 读数显微镜读数显微镜 目镜目镜物镜物镜上下移动旋钮上下移动旋钮水平移动旋钮水平移动旋钮读数标尺读数标尺读数盘读数盘【实验仪器】牛顿环 苏州大学物理实验教学中心光学实验2

2、. 2. 钠灯钠灯 钠光灯是一种气体放电灯。在放电管内充有金钠光灯是一种气体放电灯。在放电管内充有金属钠和氩气。开启电源的瞬间，氩气放电发出粉红属钠和氩气。开启电源的瞬间，氩气放电发出粉红色的光。氩气放电后金属钠被蒸发并放电发出黄色色的光。氩气放电后金属钠被蒸发并放电发出黄色光。光。 钠光在可见光范围内两条谱线的波长分别为钠光在可见光范围内两条谱线的波长分别为589.59nm589.59nm和和589.00nm589.00nm。这两条谱线很接近，所以可。这两条谱线很接近，所以可以把它视为单色光源，并取其平均值以把它视为单色光源，并取其平均值589.30nm589.30nm为波为波长。长。 【实

3、验仪器】牛顿环 苏州大学物理实验教学中心光学实验【实验仪器】牛顿环 3.3.牛顿环仪牛顿环仪 平凸透镜与平板玻璃组合成牛顿环实验样品。平凸透镜与平板玻璃组合成牛顿环实验样品。平凸透镜平凸透镜平板玻璃平板玻璃苏州大学物理实验教学中心光学实验根据所使用的仪器材料或仪器卡中摘录仪器设备清单。记录实验室内的温度、相对湿度和大气压强。4、实验器材及环境条件、实验器材及环境条件【实验仪器】牛顿环 苏州大学物理实验教学中心光学实验【实验原理】牛顿环 等厚干涉等厚干涉平行光照射到薄介质上，介质上下表平行光照射到薄介质上，介质上下表面反射的光会在膜表面处发生干涉。介质厚面反射的光会在膜表面处发生干涉。介质厚度相

4、等处的两束反射光有相同的相位差，也度相等处的两束反射光有相同的相位差，也就具有相同的干涉光强度，这就是等厚干涉。就具有相同的干涉光强度，这就是等厚干涉。 苏州大学物理实验教学中心光学实验牛顿环 【实验原理】半波损失半波损失波传播过程中，遇到波疏介质反射，波传播过程中，遇到波疏介质反射，反射点入射波与反射波有相同的相位。波反射点入射波与反射波有相同的相位。波由波密介质反射，反射点入射波与反射波由波密介质反射，反射点入射波与反射波的相位差的相位差，光程差为，光程差为/2/2，即产生了半，即产生了半波损失。波损失。对光波说，来自大折射率介质的反对光波说，来自大折射率介质的反射具有半波损失。射具有半波

5、损失。 苏州大学物理实验教学中心光学实验将一曲率半径相当大将一曲率半径相当大的平凸玻璃透镜放在一平的平凸玻璃透镜放在一平面玻璃的上面，则在两者面玻璃的上面，则在两者之间形成一个厚度随直径之间形成一个厚度随直径变化的空气隙。变化的空气隙。空气隙的等厚干涉条空气隙的等厚干涉条纹是一组明暗相间的同心纹是一组明暗相间的同心环。该干涉条纹最早被牛环。该干涉条纹最早被牛顿发现，所以称为顿发现，所以称为牛顿环牛顿环牛顿环牛顿环【实验原理】牛顿环 苏州大学物理实验教学中心光学实验)(4)(2222nmDDnmrrRnmnmABerRCOh 在空气厚度为在空气厚度为h h的地方，的地方，上下表面反射的光的光程差

6、上下表面反射的光的光程差为为2h+/22h+/2，其中后一项是，其中后一项是“半波损失半波损失”。 光程差为光程差为(2k+1) /2(2k+1) /2处为处为干涉暗条纹，得到曲率半径干涉暗条纹，得到曲率半径计算公式：计算公式：【实验原理】牛顿环 苏州大学物理实验教学中心光学实验牛顿环 【实验内容】测量牛顿环直径，计算平凸透镜曲率半径测量牛顿环直径，计算平凸透镜曲率半径R R。 横向改变显微镜筒位置，使叉丝由第横向改变显微镜筒位置，使叉丝由第1212环环外向移动直至显微镜叉丝与第外向移动直至显微镜叉丝与第1212环外切，读环外切，读取取d d1212，继续朝同一方向移动叉丝至第，继续朝同一方向

7、移动叉丝至第3 3环读环读取取d d3 3 ；仍按原方向移动叉丝（为防止产生空；仍按原方向移动叉丝（为防止产生空程差），越过中央暗环，使叉丝由第程差），越过中央暗环，使叉丝由第3 3环内向环内向移动直至显微镜叉丝与第移动直至显微镜叉丝与第3 3环内切读取环内切读取d d3 3，按同样方法读数至按同样方法读数至dd1212 。 苏州大学物理实验教学中心光学实验【数据记录及处理】牛顿环 22nmdd R10987654321R(m) (mm2)d=d2-d1(mm)d2 (mm)d1 (mm)次数苏州大学物理实验教学中心光学实验【数据记录及处理】牛顿环 曲率半径计算曲率半径计算)(422nmddRnm利用逐差法计算利用逐差法计算R, m-nR, m-n=5=5苏州大学物理实验教学中心光学实验【思考题】牛顿环 1 1、测量牛顿环干涉各环的直径时，若叉丝不通过、测量牛顿环干涉各环的直径时，若叉丝不通过圆环的中心，因而测量的是弦长而非直径，这对圆环的中心，因而测量的是弦长而非直径，这对实验结果有无影响？