实验四牛顿环

实验四牛顿环第一页，共十九页，2022年，8月28日牛顿环结构（实验室）

实验室中的牛顿环是由（待测）平凸透镜（半径约200～900cm）L和透明平板玻璃P叠合装在金属框架F之中构成的，如图上图所示。边框上有三个螺旋H，用以调节L和P之间的接触，以改变干涉条纹的形状和位置，调节H时不可旋的过紧，以免接触压力过大引起透镜弹性变形，甚至损坏透镜第二页，共十九页，2022年，8月28日

牛顿环实验装置牛顿环干涉图样显微镜SLM半透半反镜图0-4T第三页，共十九页，2022年，8月28日R光程差明纹暗纹rd暗环半径明环半径第四页，共十九页，2022年，8月28日

4）应用例子:可以用来测量光波波长，用于检测透镜质量，曲率半径等，怎样检测？

1）从反射光中观测，中心点是暗点还是亮点？从透射光中观测，中心点是暗点还是亮点？2）属于等厚干涉，条纹间距不等，为什么？3）将牛顿环置于的液体中，条纹如何变？工件标准件暗环半径明环半径结论思考第五页，共十九页，2022年，8月28日测量透镜的曲率半径二、应用第六页，共十九页，2022年，8月28日

例1

用氦氖激光器发出的波长为633nm的单色光做牛顿环实验，测得第k个暗环的半径为5.63mm,第k+5暗环的半径为7.96mm，求平凸透镜的曲率半径R.解第七页，共十九页，2022年，8月28日SL

例2

如图所示为测量油膜折射率的实验装置,在平面玻璃片G上放一油滴，并展开成圆形油膜，在波长的单色光垂直入射下，从反射光中可观察到油膜所形成的干涉条纹.已知玻璃的折射率，问：当油膜中心最高点与玻璃片的上表面相距时，干涉条纹如何分布？可见明纹的条数及各明纹处膜厚?中心点的明暗程度如何?若油膜展开条纹如何变化?,油膜的折射率G第八页，共十九页，2022年，8月28日解1）条纹为同心圆油膜边缘明纹明纹第九页，共十九页，2022年，8月28日当油滴展开时，条纹间距变大，条纹数减少.由于故可观察到四条明纹.第十页，共十九页，2022年，8月28日总结

1）干涉条纹为光程差相同的点的轨迹，即厚度相等的点的轨迹b第十一页，共十九页，2022年，8月28日2）厚度线性增长条纹等间距，厚度非线性增长条纹不等间距3）条纹的动态变化分析（变化时）劈尖角第十二页，共十九页，2022年，8月28日

每一条纹对应劈尖内的一个厚度，当此厚度位置改变时，对应的条纹随之移动；当倾斜角改变条纹形状改变

☆干涉条纹的移动演示第十三页，共十九页，2022年，8月28日【实验目的】1、掌握用牛顿环测定透镜曲率半径的方法；2、掌握读数显微镜的调节和使用；3、通过实验加深对等厚干涉原理的理解。

1、读数显微镜（编号：）

2、

Na光源（编号：）

3、牛顿环（编号：）【实验仪器】第十四页，共十九页，2022年，8月28日【实验原理】

一、牛顿环结构简介牛顿环是由待测平凸透镜L和透明平板玻璃P叠合装在金属框架F之中构成的，如图右图所示。边框上有三个螺旋H，用以调节L和P之间的接触，以改变干涉条纹的形状和位置。

牛顿环是一种振幅分割的干涉仪器，虽然实验装置较简单，却可以测量平凸、平凹透镜中的大曲率半径，且精度较高，相对误差小于0.2%。第十五页，共十九页，2022年，8月28日二、测量原理

当透镜的凸面与平玻璃板接触时，在透镜的凸面与平玻璃板之间形成空气薄膜，离接触点等距离的地方，厚度相同。如图4－2所示，若以波长为的单色平行光投射到这种装置上，则由空气膜上下表面反射的光波将互相干涉，形成干涉条纹为膜的等厚各点的轨迹，这种干涉是一种等厚干涉，其干涉图像如图4－3所示。第十六页，共十九页，2022年，8月28日

由前面知识可知：或【实验内容及步骤】1、借助室内灯光用眼睛观察牛顿环，调节螺钉使干涉环位于透镜的中心。2、将仪器按图4－5所示的示意图装置好，点亮钠灯S，调节玻璃片G的高低及倾斜角度，从显微镜视场中看到黄色明亮的视场。

4—4第十七页，共十九页，2022年，8月28日

3、调节显微镜M的目镜，看到清晰的叉丝，将显微镜对准牛顿环的中心，上下移动显微镜镜筒，对干涉条纹进行调焦。

4、用显微镜测量干涉条纹的半径。（）取10，可从40环测到20环，先测左半环，后测右半环，共测10组数据，依据4－4式