劈尖干涉牛顿环教案

1、学习好资料 欢迎下载12.5 劈尖干涉 牛顿环 科目：高校物理学下 课型：新授课 课时： 1 课时主要内容：等厚干涉原理劈尖干涉牛顿环教学重点：劈尖干涉相邻条纹的间距；牛顿环的半径公式；教学难点：依据等厚干涉图样的形成原理,懂得不同的等厚干涉的条纹分布；教学要求： 懂得等厚干涉的原理, 懂得掌劈尖干涉图样条纹的分布特点,把握劈尖干涉中相邻条纹间距与薄膜厚度的关系；懂得牛顿环干涉图样的分布特点,把握牛顿环半径公式；明白等厚干涉的实际应用；教学方法：讲授法 争论法 教学手段：多媒体 教学过程：（详细如下）复习提问：1.两同位相的相干光源,其干涉条纹的明暗条件与光程差的关系？2.反射现象中半波缺失的

2、条件 . 3.薄膜干涉中干涉光的来源 新课导入 : .条纹的级数由什么打算？我们已经学习过,光线入射在厚度匀称的薄膜上时,干涉条纹的级数由入射 光的入射角打算, 相同的入射角产生的干涉条纹的级数相同,因此称之为等倾干 涉；提问：当光线入射在厚度不匀称的薄膜上,产生的干涉条纹级数与哪些因素有关？明暗条纹如何分布？这种干涉现象有什么实际意义？讲授新课：一、劈尖干涉（只争论单色平行光垂直入射情形）1.装置 ：夹角很小的两个平面构成一个劈尖,厚度为零的地方称作“棱”；单色平行光垂直照耀在劈尖上,得到间距匀称的干涉条纹；学习好资料 欢迎下载在劈尖表面看到的干涉条纹劈尖内是空气薄膜或折射 率为 n 的透亮

3、介质薄膜2.光程差： 先分析两束光在薄膜中的路程差,再分析半波缺失；2ne 2 结论： a.劈尖上与棱平行的点薄膜厚度相同,其反射光的光程差相同；b.对空气薄膜：n1,2 e2,1 2 ,. 明条纹3.干涉明暗条纹的条件 （以空气薄膜为例 ：2 e2kk2 e22k1 2k0,1,2 ,. 暗条纹结论：厚度相同的地方,光程差相等,条纹级数k 相同,所以称为等厚干涉；4.各级明暗条纹的位置（ 即各级明暗条纹对应的薄膜厚度） ：e kk1）2k,12 ,. 明纹2k2k0 ,1,2 ,. 暗纹学习好资料 欢迎下载5.相邻条纹间距：lsine k1e k2,l2微小,有sin6.条纹分布的特点在入射

4、光波长 肯定时,厚度匀称的劈尖上干涉条纹匀称分布；且当楔角越小, l越大,干涉条纹越稀疏；例题分析：例 1. 有一玻璃劈尖,放在空气中,劈尖夹角 8 10 5rad , 用波长589 nm 的 单 色 光 垂 直 入 射 时 , 测 得 相 邻 干 涉 明 条 纹 的 间 距为 l 2 5. mm ,求玻璃的折射率 . 解：由劈尖干涉中相邻 干涉条纹的间距 l sin l , 得2 n9n 589 103 5 1 . 532 l 2 2 . 4 10 8 10二、牛顿环1.装置： 平凸透镜和平板玻璃中间形成薄膜；2.光程差： 以空气为例,当单色平行光垂直入射时,学习好资料欢迎下载2e23.干涉

5、明暗条纹的条件：2 e k k ,1 2 ,. 明条纹22 e 2 k 1 k 0 ,1, 2 ,. 暗条纹2 24.各级明暗条纹的位置（即牛顿环的半径）：r k 2 k 1 Rk ,1 2 ,. 明环2r k kR k 0 ,1, 2 ,. 暗环推导：由如图几何关系 r2R2 R e 22 eR e22R 远大于 e , 有 e r , j 将 e 的值代入干涉2 R明暗条件,即可得上述 kr 的公式；5.相邻条纹间距：rk1rkk1 RkRk1kR16.牛顿环的分布特点：以接触点为中心, 明暗相间的同心圆环； 随着条纹级数增大大, 环的半径越大,但相邻条纹间距变小（即级数越大,条纹越密集）

6、；例题分析：例 2.从反射光中观测, 中心点是暗点, 如从透射光中观测, 中心点是暗点仍是亮点？答：由于反射光与透射光是能量互补关系,从透射中心观测为亮点例 3. 属于等厚干涉,条纹间距不等,为什么？答：薄膜的厚度沿着牛顿环半径方向是非线性变化；例 4.用氦氖激光器发出的波长为633nm 的单色光做牛顿环试验,测得第k 级学习好资料 欢迎下载暗环的半径为 5.63mm , 第 k+5 级暗环的半径为 曲率半径 R. 解：由牛顿环暗环半径公式krkR,有kRkr5k5Rrk7.96mm,求平凸透镜的2 2 2可得 R r k 5 r k 7 . 96 mm 5 . 63 mm5 5 633 nm说明：该方法正是利用牛顿环测透镜曲率半径的原理2100.m2 R r k mm 三、等厚干涉的应用2 r kD2D2kmk4m1.检验光学元件表面的平整度2.测细丝的直径3.干涉膨胀仪测膨胀系数4.测膜厚课堂小结：学习好资料 欢迎下载1.主要学习两类等厚干涉劈尖干涉和牛顿环的产生、分布特点；明暗条件形成条件及条纹2.懂得等厚干涉的原理,把握薄膜中光程差的分析；把握利用相邻条纹间距分 析运算劈尖干涉；把握牛顿环半径的分析和运算；学问扩展： 依据条纹特点分析薄膜厚度变化时条纹的移动；摸索题：1.在劈尖干涉中