光的等厚干涉实验原理
光的等厚干涉实验原理光的等厚干涉实验原理是依据光的波动性和干涉现象来研究光的一种方法。光的等厚干涉实验主要涉及以下原理：
1.光的波动性：光是一种波，具有波动性质。在传播过程中，光波会不断产生
振动，形成波峰和波谷。每个光波都有自己的振幅、频率和相位。
2.光的干涉现象：当两个或多个光波相遇时，它们会相互叠加。如果这些光波
的振幅、频率和相位相同或呈整数倍关系，它们就会相互增强，形成明亮的区域（称为干涉峰）；如果它们相互抵消，就会形成暗的区域（称为干涉
谷）。这种现象被称为光的干涉现象。
3.等厚干涉原理：在光的等厚干涉实验中，通过将两块平行玻璃板叠放在一
起，并让它们之间的空气层形成一定的厚度差，从而在空气层中形成不均匀的厚度分布。当一束单色光照射在空气层上时，光波在厚度不均匀的空气层中传播速度会发生改变，导致不同位置的光波产生不同的相位差。这些相位差使得光波在相遇时产生干涉现象。
4.干涉图样：通过观察干涉图样，我们可以看到明暗相间的条纹。干涉图样的
形状和分布取决于光源的光强分布、玻璃板的厚度以及观察的位置。通过测量干涉图样中相邻明暗条纹之间的距离，可以计算出光波的波长。
5.应用：光的等厚干涉实验在光学、物理和工程等领域都有广泛的应用。例
如，可以利用等厚干涉原理制作光学仪器，如分光仪、干涉仪等；可以研究物理现象，如表面张力、液体薄膜的稳定性等；还可以应用于光学检测、光学制造和光学计量等领域。
总之，光的等厚干涉实验原理是通过研究光的波动性和干涉现象来揭示光的行为和性质的一种方法。通过实验，我们可以观察到光波在空气层中传播时的干涉现象，并利用干涉图样进行测量和分析。这种实验方法在光学、物理和工程等领域都有广泛的应用，对于推动科学技术的发展具有重要意义。
等厚干涉实验报告资料
等厚干涉实验报告资料 等厚干涉实验是一种利用光的干涉现象来确定样品厚度的技术。其原理基于干涉仪的 干涉原理，通过光路调节使两束光在样品内发生干涉，观察到干涉条纹后测算出样品的厚度。等厚干涉实验具有非接触、无损、快速、准确等特点，适用于各种透明材料的表面形 貌和厚度测量。 1. 实验原理 光的干涉是指两束光相遇后的互相作用，使其中某些区域出现亮度变化的现象。等厚 干涉实验利用双色光源，一束为白光，一束为单色光，特定波长的光经过样品内部时，由 于光速与样品折射率的不同而发生相位变化，造成两束光相遇时发生干涉现象。 图1 等厚干涉实验示意图 等厚干涉实验通过调节干涉仪的光路使两束相干光在样品内部发生干涉，当两束光程 差相等时，光波能互相干涉而形成一系列黑白相间的等厚干涉条纹；当两束光程差增大时，色序向红移；当两束光程差减小时，色序向蓝移。 样品的厚度可以通过两色干涉线的波长差和光程差计算得到。假设样品厚度为d，两 束光在样品中的光程差为Δ，则可以用下列公式计算样品厚度： d = (m+n/2)λ/2 其中，λ是两种单色光的波长差，m是等厚干涉条纹数，n是横向平移的过半条纹 数。 2. 实验设备 等厚干涉仪由光源、分束器和合束器、干涉玻璃片、样品台、目镜、高度调节装置等 组成。 实验过程中主要使用的实验设备包括： （1）干涉仪 （2）光源 （3）电子显微镜 （4）样品 （5）计算机
3. 实验步骤 实验前需首先调节干涉仪的光路使其达到最优状态，保证等厚干涉实验的准确性。接下来的实验步骤如下： 步骤一：设置样品 将待测样品放在样品台上，并确保样品表面平整、无明显瑕疵和气泡。 步骤二：调节干涉仪 开启干涉仪并采用最大亮度方法进行幅度调节。调节分束器和合束器使两束光经过样品传播后干涉线条清晰明显。 步骤三：测量样品厚度 通过目镜观察到等厚干涉条纹后，使用电子显微镜或计算机软件记录相应的干涉条纹数和横向平移过的条纹数，即可计算出样品厚度。 4. 实验注意事项 （1）样品需要保持平整、光洁，无气泡或明显瑕疵。 （2）在进行干涉实验时需保持实验环境安静，避免干涉仪光路被外来干扰所打断。 （3）根据不同的样品和实验要求，需根据干涉仪的调整实验参数，如光源强度、幅度调整等。 （4）如需用计算机进行数据处理和记录，需对计算机软件了解其基本操作和数据处理技巧。 5. 实验应用 等厚干涉实验在材料科学中广泛应用，如无机晶体、聚合物、光学器件等领域。它的一个主要应用是在玻璃、玻璃纤维和塑料薄膜等生产领域中提供快速、准确的品质检验。 6. 实验结论
光的等厚干涉实验原理
实验原理 1.等厚干涉 当光源照到一块由透明介质做的薄膜上时，光在薄膜的上表面被分割成反射和折射两束光（分振幅），折射光在薄膜的下表面反射后，又经上表面折射，最后回到原来的媒质中，在这里与反射光交迭，发生相干。只要光源发出的光束足够宽，相干光束的交迭区可以从薄膜表面一直延伸到无穷远。薄膜厚度相同处产生同一级的干涉条纹，厚度不同处产生不同级的干涉条纹。这种干涉称为等厚干涉。如图1 图1 2. 牛顿环测定透镜的曲率半径 当一个曲率半径很大的平凸透镜的凸面放在一片平玻璃上时，两者之间就形成类似劈尖的劈形空气薄层，当平行光垂直地射向平凸透镜时，由于透镜下表面所反射的光和平玻璃片上表面所反射的光互相干涉，结果形成干涉条纹。如果光束是单色光，我们将观察到明暗相间的同心环形条纹；如是白
色光，将观察到彩色条纹。这种同心的环形干涉条纹称为牛顿环。 本实验用牛顿环来测定透镜的曲率半径。如图2。设在干涉条纹半径ｒ处空气厚度为ｅ,那么，在空气层下表面Ｂ处所反射的光线比在Ａ处所反射的光线多经过一段距离２ｅ。此外，由于两者反射情况不同：Ｂ处是从光疏媒质（空气）射向光密媒质（玻璃）时在界面上的反射，Ａ处则从光密媒质射向光疏媒质时被反射，因Ｂ处产生半波损失，所以光程差还要增加半个波长，即： δ=2ｅ＋λ/2 （１） 根据干涉条件，当光程差为波长整数倍时互相加强，为半波长奇数倍时互相抵消，因此： ()()22/122/22/2⎭ ⎬⎫-----------+=+---------------=+暗环明环λλλλk e k e 从上图中可知： r 2=R 2-(R-e)2=2Re-e 2 因Ｒ远大于ｅ，故ｅ2远小于２Ｒｅ，ｅ2可忽略不计，于是： ｅ＝ｒ2 ／2Ｒ （３）
光的等厚干涉(牛顿环)
实验五 光的等厚干涉（牛顿环） 在光学发展史上，光的干涉实验证实了光的波动性。当薄膜层的上、下表面有一很小的倾角时，由同一光源发出的光，经薄膜的上、下表面反射后在上表面附近相遇时产生干涉，并且厚度相同的地方形成同一干涉条纹，这种干涉就叫等厚干涉。其中牛顿环和劈尖是等厚干涉两个最典型的例子。光的等厚干涉原理在生产实践中具有广泛的应用，它可用于检测透镜的曲率，测量光波波长，精确地测量微小长度、厚度和角度，检验物体表面的光洁度、平整度等。 一 实 验 目 的 （1）观察光的等厚干涉现象，了解等厚干涉的特点。 （2）学习用干涉方法测量平凸透镜的曲率半径。 （3）掌握读数显微镜的原理和使用。 二 实 验 原 理 1．牛顿环 牛顿环是由一块曲率半径很大的平凸透镜的凸面放在一块光学平板玻璃上构成的，如图19所示，在平凸透镜和平板玻璃的上表面之间形成了一层空气薄膜，其厚度由中心到边缘逐渐增加，当平行单色光垂直照射到牛顿环上时，经空气薄膜层上、下表面反射的光在凸面附近相 遇产生干涉，其干涉图样是以玻璃接触点为中心的一组明暗相间的圆环,如图19-1(b)所示。 设平凸透镜的曲率半径为R ，与接触点O 相距为k r 处的空气薄层厚度为e k ，那么由几何关系： 222)(k k r e R R +-= 因R >> e k ，所以2 k e 项可以被忽略，有： 现在考虑垂直入射到k r 处的一束光，它经薄膜层上、下表面反射后在凸面处相遇时其光程差： δ = 2e k + λ/2 其中 λ/2 为光从平板玻璃表面反射时的半波损失，把（1）式代入得： （2） 由干涉理论，产生暗环的条件为： K =0，1，2，3，……） （3） 从（2）式和（3）式可以得出，第K 级暗纹的半径： λKR r K =2 （4） 所以只要测出k r ，如果已知光波波长λ，即可求出曲率半径R ；反之，已知R 也可由（4）式求出波长λ。 公式（4）是在透镜与平玻璃面相切于一点（00=e ）时的情况，但实际上并非如此，观测到的牛顿环中心是一个或明或暗的小圆斑，这是因为接触面间或有弹性形变，使得00
光的等厚干涉(牛顿环)
光的等厚干涉(牛顿环) 一、实验目的： 观察牛顿环产生的等厚干涉条纹，加深对等厚干涉现象的认识。 二、实验原理： 牛顿环 在平面玻璃板BB＇上放置一曲率半径为R的平凸透镜AOA＇，两者之间便形成一层空气薄层。当用单色光垂直照射下来时，从空气上下两个表面反射的光束1和光束2在空气表面层附近相遇产生干涉，空气层厚度相等处形成同一级的干涉条纹，这种干涉现象称为等厚干涉。在干涉条纹上，光程差相等处，是以接触点O为中心，半径为r的明暗相间的同心圆，其暗环的条件为:r?kR? （1）其中k为暗环级数，λ为单色光的波长。可见，测出条纹的半径r，依（1）式便可计算出平凸透镜的半径R。 2 入射光 三、实验仪器： 读数显微镜，牛顿环仪，汞光灯。 四、实验内容：
观察牛顿环 （１）接通钠光灯电源使灯管预热。 （２）将牛顿环装置放置在读数显微镜镜筒下，并将下面的反射镜置于背光位置。 （３）待钠光灯正常发光后，调节光源的位置，使450半反射镜正对钠灯窗口，并且同高。 （４）在目镜中观察从空气层反射回来的光，整个视场应较亮，颜色呈钠光的黄色，如果看不到光斑， 可适当调节45度半反射镜的角度及钠灯的高度和位置，直至看到反射光斑，并均匀照亮视场。（５）调节目镜，在目镜中看到清晰的十字叉丝线的像。 （６）放松目镜紧固螺丝，转动目镜使十字叉丝线中的一条线与标尺平行，即与镜筒移动方向平行。（7）转动物镜调节手轮（注意：要两个手轮一起转动）调节显微镜镜筒与牛顿环装置之间的距离。 先将镜筒下降，使45度半反射镜接近牛顿环装置但不能碰上，然后缓慢上升，直至在目镜中看到清晰的牛顿环像。 测量暗环的直径 （１）移动牛顿环装置，使十字叉丝线的交点与牛顿环中心重合。
光的等厚干涉
5.2 光的等厚干涉 光的等厚干涉（牛顿环、劈尖）简介 Interference of Equal Thickness of Light （Newton ’s Ring and Wedge ） 在光学发展史上，光的等厚干涉实验证实了光的波动性。牛顿环干涉现象是一种典型的等厚干涉，是分振幅法产生的定域干涉，利用它可检验一些光学元件的球面度、平整度、光洁度等；利用劈尖可以测量细丝的直径等。 实验目的 １．观察牛顿环产生的干涉现象，加深对光的等厚干涉的理解； ２．用牛顿环测定平凸透镜的曲率半径； ３．用劈尖干涉法测量细丝直径或微小厚度； ４．学习读数显微镜的使用方法。 仪器用具 牛顿环装置、读数显微镜、劈尖、钠光灯（589.3λ=nm ）等。 实验原理 1．用牛顿环测量透镜曲率半径 如图 5.２-２所示,当垂直入射的单 色平行光透过平凸透镜后，其中一部分光线在空气层的上表面反射，成为光线１，另一部分在空气层的下表面反射，成为光线２，因为这两条光线是同一条入射光线分出来的，它们是具有一定光程差的相干光。这两束反射光束，它们在平凸透镜的凸面附近相遇，产生干涉。实际上由于平凸透镜的曲率半径很大，反射光线１和２都几乎重合。所以，这两束相干光的光程差为： 22 k ne λ δ=+ 其中，λ为单色光的波长， 2 λ 是光在空气层下表面反射时产生的半波损失，k e 为该处空气层的厚度，n 为空气折射率，近似为1，故有 22 k e λ δ=+
形成明纹的条件： 222 2 k e k λ λ + =，1,2,3...k = （5.2-1） 形成暗环的条件是： 2(21) 2 2 k e k λ λ + =+，0,1,2,...k = （5.2-2） 由图5.2-2中的几何关系可知 222222()2Re k k k k R R e r R e r =-+=-++ 式中，R 是透镜凸面的曲率半径。因k e R <<，式中2 k e 项可以略去，故得 22Re k k r = （5.2-3） 明环半径 k r = ，1,2,3...k = （5.2-4 ） 暗环半径 k r =0,1,2,...k = （5.2-5） 由公式（5.2-5）可知，若入射光波长λ已知，测出各级暗环的半径k r ，则可算出曲率 半径R 。但实际观察牛顿环时发现，牛顿环的中心不是理想的一个接触点，而是一个不甚清晰的暗或亮的圆斑。其原因是透镜与玻璃板接触处，由于接触压力引起形变，使接触处为一圆面。接触点处可能会有尘埃存在，从而引起附加的光程差。因此难以准确判定干涉级次k 和环的中心。在实际测量中，将公式（5.2-5）变成 224() m n D D R m n λ-= - （5.2-5） 式中m D 、n D 分别是第m 、n 级暗环的直径。从（5.2-5）式中可知，只要数出所测各环的环数差m n -，而无须确定各环的级数。而且可以证明，直径的平方差等于弦的平方差，这样就可以不必确定圆环的中心，从而解决了圆环中心确定不准的问题。 ２．劈尖干涉法测量细丝直径 劈尖干涉装置如图5.2-3（a ）所示。将两块光学平板玻璃迭在一起，在一端放入一薄 2 λ(b)图5.2-3劈尖干涉条纹
光的等厚干涉 实验报告[参考]
光的等厚干涉实验报告[参考] 一、实验原理 等厚干涉是指，当平行的两个平板之间有垂直于平板的光线射入时，由于平板间距和 介质折射率等厚，反射光和折射光在平板内部发生相对相位差，当它们合成时产生的干涉 色彩称为等厚干涉色。同时，由于介质厚度不同，能够产生不同波长干涉色的薄膜高低差，称为牛顿环。 二、实验器材 1. 等厚干涉仪 2. 钠灯 3. 凸透镜 4. 三角形支架 5. 单色滤光片 6. 直角三棱镜 三、实验步骤 1. 开启钠灯，并将光线通过凸透镜做成平行光线。 2. 将直线平板插入实验仪器内，并调节支架保证平板夹持稳定。 3. 调节支架，使得在平板上方观察到明暗交替的干涉带。 4. 插入单色滤光片，观察干涉带间的变化。 5. 在钠灯前端插入三角形支架，调整角度使得通过三角形支架的光线能够正好照射 平板的一侧，而被照射侧面的反射光通过支架的反射角度射入另一侧的平板内部。 6. 在观察镜筒中可以看到由些微异色的干涉环组成的彩色交替带，它是等厚干涉产 生的产物。 四、实验结果 通过上述步骤，我们成功地观察到了等厚干涉产生的彩色干涉带。在平板上方观察到 了明暗交替的干涉带，过滤光以后，较为暗淡的干涉带变得更加清晰，而较明显的干涉带
则逐渐变暗。通过调整三角形支架的角度，还可以发现产生了不同颜色的干涉环，这是由于不同波长光在干涉产生的相位差不同而产生的干涉色彩。 本次实验中，我们通过等厚干涉仪观察到了平板间距以及折射率为常量时产生的干涉色彩。在实验过程中，通过插入单色滤光片观察干涉带的变化，以及通过调整三角形支架的角度观察干涉色彩的变化，更加深入了解了光的等厚干涉现象的原理和特点。
等厚干涉的原理及应用
等厚干涉的原理及应用 等厚干涉是一种光学干涉现象，在等厚介质中发生。当光线通过等厚介质时，由于光线在介质内反射和折射所经历的路径差相等，会发生干涉现象。等厚干涉的原理和应用在科学研究和实际生产中有重要的意义。 等厚干涉的基本原理可以通过菲涅耳半波带来解释。当平行入射的光线通过等厚介质时，会分成两束光线，一束光线反射，另一束光线经介质折射。在介质内，反射和折射光线分别形成一系列等厚的半波带，这些半波带相对于介质表面平行排列。当这两束光线再次相遇时，由于路径差相等，会发生干涉现象。如果在相遇点处，两束光线的相位相同，它们会加强干涉，形成明纹；如果两束光线的相位差为半个波长，它们会相互抵消，形成暗纹。 等厚干涉的应用广泛。以下是几个常见的应用场景： 1. 透射等厚干涉应用于薄膜测量：薄膜测量是等厚干涉的重要应用之一。通过利用等厚干涉的原理，可以测量薄膜的厚度和折射率。常见的测量仪器有菲涅耳干涉仪和Michelson干涉仪。在工业生产中，薄膜的厚度和折射率是非常重要的参数，可以用于检测产品的质量和性能。 2. 干涉仪中的等厚干涉应用：在干涉仪中，如马赫-曾德干涉仪和朗伯干涉仪等，等厚干涉被广泛应用于光学实验和科学研究。通过干涉仪，可以精确测量光线的波长、折射率、透射率等物理参数。干涉仪还可以用于光学元件的测试和校准，
如测量透镜的曲率、平行度等。 3. 等厚干涉在物体表面缺陷检测中的应用：物体表面的缺陷对于产品的质量和外观有很大影响。利用等厚干涉原理，可以检测物体表面的凹凸缺陷。在检测过程中，物体表面上的凹陷会形成干涉条纹，通过观察干涉条纹的变化，可以得到凹陷的大小和形状信息。这种方法被广泛应用于金属、玻璃等材料的表面缺陷检测。 4. 等厚干涉在光学波导器件制造中的应用：光学波导器件是一种能够将光能在波导中传输和控制的元器件。等厚干涉在光学波导器件的制造过程中起到重要的作用。通过等厚干涉的控制，可以实现波导层的厚度均匀，提高波导器件的性能和稳定性。 等厚干涉作为一种重要的光学现象，不仅在科学研究中有着广泛的应用，也在实际生产中起到了重要的作用。通过对等厚干涉原理的研究和应用，可以更好地理解光的性质和行为，同时也为科学研究和工业生产提供了有力的工具。
牛顿环等厚干涉标准实验报告
牛顿环等厚干涉标准实验报告 本次实验是牛顿环等厚干涉标准实验，主要是通过实验观察和研究等厚干涉现象，探究光的传播和干涉规律。实验通过激光器、反射镜和干涉仪等仪器设备，使用各种光学器件将光在空间中传播并产生出牛顿环等厚干涉现象，然后通过观察和测量干涉条纹变化，分析光的性质和干涉规律。 一、实验原理 牛顿环等厚干涉是一种光学干涉现象，通常表示为平行两个平行透明介质之间的光的干涉。在一个带有凸透镜的单色光源下，透过玻璃片和钢化玻璃之间的空气层之后，可以观察到一系列颜色相间的环形干涉带。这些干涉带是由交替的明暗环组成的，其中暗环是由干涉引起的，而亮环是由衍射产生的。 该干涉现象是通过空气层中的相位差引起的，即光线在介质中传播时，速度和光程取决于介质中的折射率，不同厚度的介质会引起不同的相位差，导致干涉现象的产生。在该实验中，使用平行玻璃片制成一个气膜，在光经过气膜后形成一系列环状干涉带。这些干涉带间距相等，并且与气膜的厚度成正比，即同一色环的中心是等径分布的。 二、实验步骤 1.将干涉仪放置在光学桌上，并将光路调整到较好的状态下。 2.开启激光器将光束引入反射镜，然后将光线引入干涉仪中。该光线将通过反射镜和凸透镜，然后进入到平行玻璃片中产生光程差，形成牛顿环等厚干涉现象。 3.观察干涉现象，调整接收屏幕的位置，以使干涉条纹清晰可见。 4.使用显微镜或刻度尺等工具直接测量各个干涉环的半径，并记录在实验记录表格中。 5.改变光的颜色，观察干涉环的变化。 三、实验结果及分析 根据观测的干涉现象和测量得到的数据，可以得出以下结论： 1.牛顿环等厚干涉中，相邻两个暗环和亮环之间的间距相等，与气膜的厚度成正比，证明光是折射在气膜内部的。 2.随着光的波长的变化，干涉环的半径也会发生变化。当光的波长变化很小时，干涉环的半径变化也很小；而当光的波长变化较大时，干涉环的半径变化也较大。
光的干涉杨氏双缝干涉与等厚干涉的实验
光的干涉杨氏双缝干涉与等厚干涉的实验光的干涉：杨氏双缝干涉与等厚干涉的实验 光是一种波动现象，当光波遇到一定条件下的干涉现象时，会产生干涉条纹。本文将重点介绍两种常见的光的干涉实验：杨氏双缝干涉和等厚干涉。通过这两个实验，我们可以更好地理解和观察光的干涉现象，并探索光波的性质和特点。 一、杨氏双缝干涉实验 杨氏双缝干涉实验是由英国物理学家杨振宁于1801年提出的。这个实验是通过在一个平面上放置两个相距较近的狭缝，让单色光通过狭缝后形成的两个光源重叠在屏幕上，从而产生干涉条纹。 实验装置包括：一束单色光、两个狭缝和一个屏幕。首先，将光源转化为单色光源，如使用某种滤光片或干涉仪等。然后在光源之前放置两个细缝，它们的宽度要远小于光的波长。最后，在两个缝的前方放置一个屏幕，用来接收经过双缝的光，并观察干涉条纹。 当单色光通过两个狭缝之后，在屏幕上形成的干涉条纹具有明暗相间的特点。亮纹是两个光波相长叠加而形成的，而暗纹则是两个光波相消干涉所得。通过测量和观察这些条纹的间距和间隔，我们可以计算出光的波长以及其他相关参数。 杨氏双缝干涉实验不仅在物理学领域中有重要的意义，而且在实际应用中也有一定的价值。例如在天文学中，通过观察恒星干涉仪中形成的干涉条纹，可以研究恒星的性质和运动状态。
二、等厚干涉实验 等厚干涉是一种基于光的相位差的干涉现象。这种实验可以通过在光路中引入光学元件来实现，例如透明薄膜或玻璃片等。当单色光垂直入射到这些光学元件表面上时，光在不同介质间传播会产生不同相位差，从而形成干涉现象。 等厚干涉实验的原理是，通过改变光程差的方式，使得两束光波在某些区域相长叠加，而在另一些区域相消干涉。这种实验通常使用等厚干涉仪来实现，等厚干涉仪由一个透明薄膜和两块玻璃片组成。 在等厚干涉实验中，我们可以通过观察干涉图案的变化来研究材料的光学性质和厚度。干涉条纹的形状和排列方式取决于所使用的光学元件的材料、厚度和波长等。 三、实验应用和意义 光的干涉实验在科学研究和应用中有着广泛的应用和意义。通过杨氏双缝干涉实验和等厚干涉实验，我们可以更好地理解和研究光的性质和特点。 在科学研究方面，这些实验可以帮助我们探索光的波动性质和能量传播方式。通过观察和测量干涉条纹，我们可以获得光的波长、频率和振幅等重要参数。这对于深入理解光学现象以及应用于其他领域的科学研究具有重要意义。 在应用方面，光的干涉实验在光学仪器和技术的开发中起到了重要作用。例如，干涉仪被广泛应用于光学测量、天文观测和光学通信等
等厚干涉实验报告
等厚干涉实验报告 大学物理实验（下）_____________实验名称： 等厚干涉____________ 学院： 信息工程学院专业班级： 学生姓名： 学号： _ 实验地点： 基础实验大楼B313 座位号： ___ 实验时间： 第6周星期三下午三点四五分_______ 一、实验目的：1、观察牛顿环和劈尖的干涉现象。2、了解形成等厚干涉的条件及特点。3、用干涉法测量透镜的曲率半径以及测量物体的微小直径或厚度。 二、实验原理：1、等厚干涉光的等厚干渉，是利用透明薄膜的上下两表面对入射光依次反射，反射光相遇时发生的物理现象，干涉条件取决于光程差，光程差又取决于产生反射光的薄膜厚度，同一干涉条纹所对应的薄膜厚度相等，所以叫做等厚干渉。当光源照到一块由透明介质做的薄膜上时，光在薄膜的上表面被分割成反射和折射两束光（分振幅），折射光在薄膜的下表面反射后，又经上表面折射，最后回到原来的媒质中，在这里与反射光交迭，发生相干。只要光源发出的光束足够宽，相干光束
的交迭区可以从薄膜表面一直延伸到无穷远。薄膜厚度相同处产生同一级的干涉条纹，厚度不同处产生不同级的干涉条纹。这种干涉称为等厚干涉。如图1 图 12、牛顿环测定透镜的曲率半径当一个曲率半径很大的平凸透镜的凸面放在一片平玻璃上时，两者之间就形成类似劈尖的劈形空气薄层，当平行光垂直地射向平凸透镜时，由于透镜下表面所反射的光和平玻璃片上表面所反射的光互相干涉，结果形成干涉条纹。如果光束是单色光，我们将观察到明暗相间的同心环形条纹；如是白色光，将观察到彩色条纹。这种同心的环形干涉条纹称为牛顿环。图3本实验用牛顿环来测定透镜的曲率半径。如图2。设在干涉条纹半径ｒ处空气厚度为ｅ,那么，在空气层下表面Ｂ处所反射的光线比在Ａ处所反射的光线多经过一段距离２ｅ。此外，由于两者反射情况不同：Ｂ处是从光疏媒质（空气）射向光密媒质（玻璃）时在界面上的反射，Ａ处则从光密媒质射向光疏媒质时被反射，因Ｂ处产生半波损失，所以光程差还要增加半个波长，即：δ=2ｅ＋λ/2 （１）根据干涉条件，当光程差为波长整数倍时互相加强，为半波长奇数倍时互相抵消，因此：从上图中可知：r2=R2-(R-e)2=2Re-e2因Ｒ远大于ｅ，故ｅ2远小于２Ｒｅ，ｅ2可忽略不计，于是：ｅ＝ｒ2／2Ｒ（３）上式说明ｅ与ｒ的平方成正比，所以离开中心愈远，光程差增加愈快，所看到的圆环也变得愈来愈密。把上面（３）式代入（２）式可求得明环和暗环的半径：如果已知入射光的波长λ，测出第ｋ级
利用等厚干涉实验原理设计一种测量纸厚度实验方案
利用等厚干涉实验原理设计一种测量纸厚度实验方案 利用等厚干涉实验原理设计一种测量纸厚度的实验方案 一、实验原理 等厚干涉是一种利用光的干涉现象来测量物体厚度的方法。当光束通过物体时，如果物体的厚度不均匀，不同位置的光程差会导致干涉条纹的变化。通过观察和分析这些干涉条纹的特点，可以精确地测量物体的厚度。 二、实验材料和仪器 1. 光源：使用稳定的白光源，如白炽灯或激光器。 2. 透明的平行平板：可使用玻璃片或者透明塑料片，需要两块。 3. 望远镜或显微镜：用于观察干涉条纹。 4. 单色光滤光片：用于产生单色光源。 5. 旋转台：用于调节平行平板的位置和角度。 三、实验步骤 1. 准备工作：将两块平行平板清洁干净，并确保它们的表面光滑无明显缺陷。 2. 调节光源：使用滤光片将白光源过滤为单色光，例如红光或绿光。 3. 设置实验装置：将光源置于一个固定位置，并将两块平行平板放置在光源和观察位置之间，保持平行且间距适当。
4. 调整第一块平板：先将第一块平板放置在光路上，旋转台可以用来微调平板的位置和角度，直到观察到清晰的干涉条纹。 5. 增加纸片：将待测厚度的纸片放置在第一块平板上，并转动旋转台，直到干涉条纹再次清晰可见。 6. 观察和记录：使用望远镜或显微镜观察干涉条纹的数量和特点，并记录下转动旋转台的角度。 四、实验分析与计算 1. 观察干涉条纹的变化：根据干涉条纹的变化情况，可以得到纸片的厚度信息。如果厚度均匀，则干涉条纹将保持一致；如果厚度不均匀，则干涉条纹会有明显的变化。 2. 计算纸片厚度：通过测量旋转台的角度变化，可以利用等厚干涉的原理计算出纸片的厚度。利用干涉条纹的间距和角度变化，结合光的波长等参数，可以使用公式计算出纸片的厚度。 五、实验注意事项 1. 实验环境要保持相对安静和稳定，避免外界干扰。 2. 平行平板的表面要保持清洁，以避免干涉条纹的模糊或扭曲。 3. 切勿直接用手触摸平行平板的表面，以免留下指纹或划痕。 4. 测量时要小心操作旋转台，避免碰撞或者误操作导致实验失败。 通过以上设计的实验方案，利用等厚干涉实验原理可以准确地测量纸
等厚干涉
光的等厚干涉实验 等厚干涉是薄膜干涉的一种。当薄膜层的上下表面有一很小的倾角时，从光源发出的光经上下表面的反射后在上表面附近相遇时产生干涉，并且厚度相同的地方形成同一干涉条纹，这种干涉就叫做等厚干涉。其中牛顿环和劈尖是等厚干涉最典型的例子。光的等厚干涉原理在生产实践中具有广泛的应用，它可用于检测透镜的曲率，测量光波波长，精确地测量微小长度厚度和角度，检验物体表面的光洁度、平整度等。 一、实验目的 (1)观察等厚干涉现象，了解等厚干涉特点； (2)学习利用干涉现象测量平凸透镜的曲率半径和微小厚度； （3）学会用逐差法处理数据 二、 实验原理 1.牛顿环 牛顿环是把一块曲率半径相当大的平凸透镜的凸面放在一块光学平板玻璃上，那么在 它们之间形成从中心向四周逐渐增厚的空气薄膜，离中心点等距离处厚度相同。当一束单色光垂直射入时，入射光在空气层上下两表面反射，且在上表面相遇产生干涉。其干涉图样是以玻璃接触点为中心的一组明暗相间的圆环 设入射光是波长为λ的单色光，第k 级干涉条纹的半径为k r ，该处空气膜的厚度为e ，上下表面反射光的光程差为 2 2λ +=∆ne （式中2/λ是由 于 光 线 在 平 板 玻 璃 面 上 反射时光从光疏媒质射到光密媒质，又从光密媒质反射回到光疏媒质，发生半波损失引起的 由于空气的折射率近似为1，则 2 2λ + =∆e 产生明、暗环的干涉条件为 明条纹公式 λλ k e =+=∆2 2 ( k=1,2,3,……)
暗条纹公式……) 根据几何关系可知 222)(e R r R -+= 222e eR r -= R 为透镜的曲率半径。由于R ≫e 上式近似表示为代入明、暗环公式中，则 明环半径……) 暗环半径 R k r λ=2 ( k=1,2,3,……) 若入射光波长λ已知，测出各级暗环或明环的半径，则可计算出曲率半径R 。但实际观察牛顿环时发现，牛顿环中心不是理想的一个接触点，而是一个不甚清楚的暗或亮的圆斑。其原因是由于透镜与平板玻璃接触处，由于接触压力引起形变，使接触处为一圆面；又因镜面上可能有尘埃存在，从而引起附加光程差。因此很难准确判定级数k 和测定出k r 。我们用两个暗环或明环的半径m r 和n r 的平方差来计算R 时，可以消除因附加光程差而产生的误差。 对于第m 环暗环半径: R m r m λ=2 对于第n 环暗环半径: R n r n λ=2 两式相减得D 为牛顿环直径。实验中波长λ已知，所以只要测量第m 环和第n 环的直径m D ，n D ,就可以计算出R 。 2劈尖 两块平板玻璃，使其一端平行相接，另一端夹入一纸片，这样两块平板玻璃之间形成一个具有一微小倾角和劈形的空气薄层，这一装置就称劈尖。 当有平行光垂直照射时，空气薄层上下表面反射光产生干涉，从而形成明暗交替的干涉条纹
实验九 光的等厚干涉——牛顿环
实验九光的等厚干涉——牛顿环 等厚干涉是薄膜干涉的一种。当薄膜层的上下表面有一很小的倾角时，从光源发出的光经上下表面反射后在上表面附近相遇时产生干涉，并且厚度相同的地方形成同一干涉条纹，这种干涉就叫等厚干涉。其中牛顿环是等厚干涉的一个最典型的例子，最早为牛顿所发现，但由于他主张的微粒学说而未能对它做出正确的解释。光的等厚干涉原理在生产实践中具有广泛的应用，它可用于检测透镜的曲率，测量光波波长，精确地测量微小长度、厚度和角度，检验物体表面的光洁度、平整度等。 【实验目的】 1.观察光的等厚干涉现象，了解等厚干涉的特点。 2.学习用干涉方法测量平凸透镜的曲率半径。 3. 掌握读数显微镜的使用方法。 4.学习用逐差法处理数据。 【实验原理】 牛顿环是由一块曲率半径较大的平凸玻璃，以其凸面放在一块光学平板玻璃上构成的，这样平凸玻璃的凸面和平板玻璃的上表面之间形成了一个空气薄层，其厚度由中心到边缘逐渐增加，当平行单色光垂直照射到牛顿环上，经空气薄膜层上、下表面反射的光在凸面处相遇将产生干涉。其干涉图样是以玻璃接触点为中心的一组明暗相间的同心圆环(如图9-2所示)。这一现象是牛顿发现的，故称这些环纹为牛顿环。 如图9-1所示，设平凸玻璃面的曲率半径为R，与接触点O相距为r处的空气薄层厚度为e，那么由几何关系： R2 = (R-e)2 + r2 = R2– 2Re + e2 + r2 因R》e，所以e2项可以被忽略，有 R r e 2 2 =(9-1) 现在考虑垂直入射到r处的一束光，它经薄膜层上下表面反射后在凸面处相遇时其光程差 δ = 2e + λ/2 其中λ/2 为光从平板玻璃表面反射时的半波损失，把(9-1)式代入得： 图9-1 产生牛顿环的光路示意图图9-2 牛顿环