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劈尖和牛顿环新教材第三册二十一章提到了两个薄膜干涉的装置一一劈尖和牛顿环。教材中并没有给出明确的说明，下面介绍以下它们的光学原理。一.劈尖：干涉法检查平面的平整程度的装置光学上叫劈尖干涉，如图1所示。单色光源S发出的光经凸透镜成为平行光，再经过以450角放置的玻璃片M反射以后，垂直地投射到有两块平面玻璃片夹一薄纸片所构成的空气劈尖上，用读数显微镜Ms观察反射条纹，如图2所示。 S图1图图1由于劈尖角很小，因此可近似地认为入射角为零，入射光与反射光的方向相反。由光的电磁理论可以证明，薄膜以及上下介质的折射率的关系是：当当<%>%或当>%<%时两条反射光之间有半波损失，而当当<n2<n3或当>n2>n3时，则没有半波损失。所以这时的干涉条件是TOC\o"1-5"\h\z相长干涉2n2h+入/2=kA,k=0,1,2,…； ⑴相消干涉2n2h+A/2=(k+1/2)A，k=0,1,2,…； ⑵式中n2为劈尖介质折射率，h为介质的厚度，A为光在真空中的波长。故明纹处空气层厚度为h=(k-1/2)A/2n2,k=0,1,2,…； ⑶暗纹处空气层的厚度为h=kA/2n2 ， k=0,1,2,…； ⑷⑶、⑷两式中k值自零开始，k=0对应于劈棱处的暗纹(第一条暗纹)。劈尖干涉条纹的特点。两条明纹(或暗纹)间劈尖介质薄膜厚度差为△h=hk+1-hk=A/2n2两条纹之间距离为L小华。对于一定波长的入射光，条纹间距与。成反比，与n2成反比。当上玻璃片向上移动时，条纹向劈尖移动，上玻璃片每移动A/2n2，条纹移过一条。教材中介绍的干涉法检查平面的平整度就是利用的这一原理。教材第三册28页图21-6的甲图如图3表示的平面是平整的，乙图如图4表示的平面上有一个凹点。因为根据该点附近的条纹向左凸，也就是说条纹向劈尖移动，说明此处的空气厚度比周围要厚，所以此处是一个凹点。如果某处的条纹向右凸，条纹远离劈尖，说明该处是凸点。同时还可以根据条纹的弯曲程度来判断凹点的深度或凸点的高度。4.对于给定的劈尖，条纹间距与入成正比。波长长的光条纹间距大。图3 图4二.牛顿环：在平面玻璃板上放置一块曲率半径很大的平凸透镜，就构成了一个牛顿环装置。在牛顿环中，透镜的球面与玻璃板之间形成以为中心、周围厚度逐渐增加的空气薄膜。干涉条纹形成于空气薄膜附近，所得图样也是一种等厚干涉图样。由于透镜曲率半径很大，光线垂直入射，可近似认为入射角和折射角等于零。设h为某处空气层厚度，则光程差为6=2h+入/2Ms图5 图6干涉条件为相长干涉6=2n2h+入/2=kA,k=0,1,2,…；相消干涉6=2n2h+A/2=(k+1/2)A，k=0,1,2,…；故明纹处的厚度为TOC\o"1-5"\h\zh=(k-1/2)A/2n2, k=0,1,2,…； ⑸暗明纹处的厚度为h=kA/2n2 ，k=0,1,2,…； ⑹由图7可计算牛

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