实验4-8等厚干涉的应用

1、Wuhan University实验实验4-8 4-8 等厚干涉的应用等厚干涉的应用 制作：于国萍制作：于国萍一.实验目的二.实验仪器三.牛顿环测量透镜曲率半径 1、实验原理 2、实验中要考虑的问题四.用劈尖干涉测量微小长度五.实验思考题六.实验中的注意事项一一. . 实验目的实验目的 光的干涉技术应用极广，例如：测量光波波长、光的干涉技术应用极广，例如：测量光波波长、测量微小角度或薄膜厚度、观测微小长度变化、检测测量微小角度或薄膜厚度、观测微小长度变化、检测光学表面加工质量等。利用牛顿环还可以测量液体折光学表面加工质量等。利用牛顿环还可以测量液体折射率。射率。 本实验通过牛顿环及劈尖研究光的

2、干涉现象，测本实验通过牛顿环及劈尖研究光的干涉现象，测定透镜的曲率半径，学习测量微小长度，学习读数显定透镜的曲率半径，学习测量微小长度，学习读数显微镜的使用等。微镜的使用等。 二.实验仪器读数显微镜常用于测量微小长度及其变化读数显微镜常用于测量微小长度及其变化曲率半径很大的平凸透镜的凸面和平板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，平板玻璃上表面所反射的光互相干涉，

3、形成干涉条纹。形成干涉条纹。1. 1. 实验原理实验原理分振幅干涉、等厚干涉；分振幅干涉、等厚干涉；明暗相间的同心圆环；明暗相间的同心圆环；级次中心低、边缘高；级次中心低、边缘高；中心疏，边缘密的同心圆环中心疏，边缘密的同心圆环( (等厚度的轨迹是圆环等厚度的轨迹是圆环) )牛顿环的特点牛顿环的特点: :三三. .牛顿环测量透镜曲率半径牛顿环测量透镜曲率半径亮环半径：Rmrm )21( Rmrmm=1,2 m=0,1,2 mrRm/2 考虑到玻璃的弹性形变及环心位置不易确定，本实验测量考虑到玻璃的弹性形变及环心位置不易确定，本实验测量中透镜半径为：中透镜半径为： )(422nmDDRnm=_2

4、. 2. 实验中要考虑的问题实验中要考虑的问题1) 1) 测量中显微镜的使用测量中显微镜的使用a.a.物镜、目镜的调整物镜、目镜的调整 为保护实验仪器，聚焦前，应先使物镜接近被测物，然后使镜为保护实验仪器，聚焦前，应先使物镜接近被测物，然后使镜筒慢慢向上移直至聚焦。筒慢慢向上移直至聚焦。 调节目镜，使十字叉丝清晰。调节调焦旋钮，使镜筒自下向上调节目镜，使十字叉丝清晰。调节调焦旋钮，使镜筒自下向上缓慢移动直至干涉条纹清晰。再移动测微鼓轮并继续调节调焦旋钮，缓慢移动直至干涉条纹清晰。再移动测微鼓轮并继续调节调焦旋钮，直至干涉环的圆心左右直至干涉环的圆心左右3030环条纹都清晰且无视差。环条纹都清晰

5、且无视差。b.b.测量数据的读取测量数据的读取读数标尺最小分格读数标尺最小分格(mm)(mm)，测微鼓轮最小分格，测微鼓轮最小分格1%(mm);1%(mm);测量读数时，目镜中的十字叉丝的横丝应与读数标尺相平行，纵测量读数时，目镜中的十字叉丝的横丝应与读数标尺相平行，纵丝应与各暗环相切丝应与各暗环相切; ;测量读数时，为避免转动部件的螺纹间隙产生的空程误差，测微测量读数时，为避免转动部件的螺纹间隙产生的空程误差，测微鼓轮只能向一个方向旋转。鼓轮只能向一个方向旋转。2)2)测量状态的调整测量状态的调整a.a.将牛顿环调至透镜中心将牛顿环调至透镜中心 借助日光灯灯光，用眼睛直接观察，均匀调节仪器的

6、三个螺丝直至干涉条纹为圆环形且位于透镜的中心。然后将干涉条纹放在显微镜筒的正下方。注意：注意：为保护仪器，不要将调节螺丝旋得过紧。 b.b.光源位置的调整光源位置的调整调节光源位置，使目镜视场光照均匀c.c.牛顿环图样在显微镜目镜视场中的位置牛顿环图样在显微镜目镜视场中的位置在读数显微镜中观测到清晰的牛顿环图样。目镜中的十字叉丝的横丝应与读数标尺相平行，纵丝应与各暗环相切。五五. . 实验思考题实验思考题1.1.实验中采取了那些措施，来避免或减少误差？实验中采取了那些措施，来避免或减少误差？2.2.实验中，如果用弦长取代牛顿环直径是否可以？实验中，如果用弦长取代牛顿环直径是否可以？3.3.从牛

7、顿环装置投射上来的光形成的干涉圆环与反从牛顿环装置投射上来的光形成的干涉圆环与反 射光形成的干涉圆环有何不同？射光形成的干涉圆环有何不同？4.4.如果被测透镜是平凹透镜，能否应用本实验方法如果被测透镜是平凹透镜，能否应用本实验方法 测定其凹面曲率半径？请推导曲率半径的计算公测定其凹面曲率半径？请推导曲率半径的计算公 式。式。5.5.当平凸透镜与平板玻璃之间有一小间隙时（间隙当平凸透镜与平板玻璃之间有一小间隙时（间隙 很小且与入射光波长具有相同数量级），试讨很小且与入射光波长具有相同数量级），试讨 论其对测量结果有无影响。论其对测量结果有无影响。6.6.如何利用本实验确定光学表面是凹面还是凸面？如何利用本实验确定光学表面是凹面还是凸面？7. 7. 牛顿环中央图样是怎样的？若在透镜四周均匀牛顿环中央图样是怎样的？若在透镜四周均匀