光等厚干涉实验报告
光等厚干涉实验报告
一、实验目的
通过光等厚干涉实验观察干涉现象，并掌握使用光程差调节器进行干涉实验的方法。
二、实验原理
1. 光程差
在光线沿着不同的路径通过介质时，由于介质折射率不同，所以光线经过的路程也不同，这种差异就称为光程差。若两束光线以一定角度斜入到同一介质内，它们的路程差
Δl就可表示为
Δl=2dcosθ，
其中d为两条光线的间距。
2. 相位差
当两波通过一个点时，由于它们可能是不同的路径到达这个点，所以它们压缩和扩张的时间不同，这样就导致它们之间的相位差。如果ΔΦ表示两个波之间的相位差，则可以表示为：
ΔΦ =2πΔl/λ
其中λ指波长。
3. 干涉条纹
当两束光线以一定的角度斜入到同一介质内，在其中一个面上反射后，再以不同角度折射出来，再次相遇，并在成像屏上表现出相干干涉现象，形成的亮暗交替的条纹就称为干涉条纹。
4. 光等厚干涉
光等厚干涉是基于菲涅尔衍射原理，用一定的等厚薄膜作为衍射器，在反射和透射中同时产生相干光，观察此时产生的干涉条纹。当两束光线在薄膜内反射和折射后再次相遇时，由于其经过的路程差与波长相等，相遇处得到的光线是相干的，从而发生干涉现象。当薄膜的厚度一定，薄膜的表面形状不同或在射入薄膜之前或之后，可以观察到不同的干涉条纹。
三、实验仪器
光源、反射镜、样品支架、分束镜、透明样品、菲涅尔望远镜。
四、实验步骤
1. 首先开启光源，将分束镜和一面反射镜置于支架上，调节反射镜的位置，使分束
镜和反射镜的光路重合。将反射镜上已安装的厚度为薄的十字线样品固定在样品支架上，
确保它平行于反射面。
2. 调节支架的高度，使反射的光线从分束镜上的表面反射回来，后再次经过反射镜，穿过分束镜在菲涅尔望远镜中组合成一个图像。
3. 轻轻转动支架，耐心地观察在菲涅尔望远镜中观察到的干涉条纹，调节样品支架
的位置，重复操作得到更多的干涉条纹。同时，注意到干涉条纹的明暗和条纹的宽度和间
隔都与样品的厚度和材料性质有关。
4. 重复以上操作，同样大小和形状的样品不同，观察干涉条纹的变化。
五、实验结果
根据实验数据和观察结果，可以看出不同厚度和形状的样品会产生不同的干涉条纹。
光等厚干涉的实验中，随着样品厚度的增加，干涉条纹的数量和密度也随之增加，同
时条纹也变得更加细腻。在样品的对称中心，两束光线之间的光程差为零，干涉条纹出现
黑暗（明亮）的区域。当光线经过完整的两次反射和一次穿过薄膜后，在菲涅尔望远镜中
可以观察到白色的亮纹，而在较薄的薄膜处纹理较粗糙，而在较厚的薄膜处纹理更加清晰
细腻。在形状不同的薄膜上观察到了不同线条排列的干涉条纹，这些干涉条纹的形态和分
布形状有规律，可以用数学方法进行分析。
通过光等厚干涉实验，我们可以观察到干涉条纹的现象，并了解了影响干涉条纹的因素，例如样品的厚度、形状和材料性质等。通过该实验，可以让学生更好地理解光的干涉
现象，并有助于拓宽视野，提高科学素养。
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
等厚干涉实验报告
等厚干涉实验报告 等厚干涉实验是一种重要的光学实验，根据Fizeau原理，通过将两束光束接近相同的光程、波长、偏振和方向，在干涉环境中观察它们的干涉现象。实验可以用于研究材料的光学属性以及光学元件的设计和制造。 实验装置主要由凸面透镜、振幅分束器、反射镜、准直器、照明光源、读出光学元件等部件组成。具体操作步骤如下： 1. 配置实验装置。定位照明光源、凸面透镜和反射镜的 位置，使得光线可以被准确的引导到振幅分束器的两个入射端口上。 2. 调整振幅分束器。调整振幅分束器使其分区比之间的 光程差约为光波长的1/2，开启干涉仪件后调整读出光学元件 的位置和旋转状态，使得读出干涉条纹后，当前光的路径长度相等。 3. 观察干涉现象。根据读数元件显示的干涉图案，判断 两个光束对应的光程是否相等。若干涉条纹是等间距的，则表示光程相等；若干涉条纹不等距，则表示光程差。 通过等厚干涉实验，我们可以得到目标光学材料的折射率、厚度和表面形貌等参数。其中，折射率可以通过测量材料的相对位移来计算得出，厚度则可以从空气中干涉带的数量和宽度并结合折射率公式进行计算。
此外，等厚干涉实验对于验证材料表面形貌的均匀性也具有重要的作用。不同区域的折射率不一定相等，如果存在表面形貌的偏差，则会产生干涉条纹发生错位的情况，因而通过观察干涉条纹的位置和形态可以得知材料表面是否均匀。 需要注意的是，等厚干涉实验需要高精度的仪器配合操作，同时特别注意光学系统的稳定性和环境的温度变化等因素。实验过程中要严格遵守操作规程，以免影响结果的准确性。 总之，等厚干涉实验是一种非常有用的光学实验，能够大大提高我们的认识和研究光学材料、元件及表面形貌等方面的工作。在实验过程中，需要掌握合适的操作步骤，并积极对实验结果进行记录和分析，以获得准确的结果，并为光学实验提供更好的支持。
等厚干涉牛顿环实验报告
等厚干涉——牛顿环 等厚干涉是薄膜干涉的一种。薄膜层的上下表面有一很小的倾角是，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，但由于他主张微粒子学说而并未能对他做出正确的解释。光的等厚干涉原理在生产实践中育有广泛的应用，它可用于检测透镜的曲率，测量光波波长，精确地测量微笑长度、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)用牛顿环观察和分析等厚干涉现象； (2)学习利用干涉现象测量透镜的曲率半径； 二.实验仪器 读数显微镜钠光灯牛顿环仪
三. 实验原理 牛顿环装置是由一块曲率半径较大的平凸面放在一块光学玻璃平板（平镜）上构成的，如图。平凸透镜的凸面与玻璃平板之间的空气层厚度从中心到边缘逐渐增加，若以平行单光垂直照射到牛顿环上，则经空气层上、下表面反射的两光束存在光程差，他们在平凸透镜的凸面相遇后，将发生干涉。从透镜上看到的干涉花样是以玻璃接触点为中心的一系列明暗相间的圆环，称为牛顿环。同一干涉环上各处的空气层厚度是相同的，因此他属于等厚干涉。 图2 图3 由图2可见，若设透镜的曲率半径为R ，与接触点O 相距为r 处空气层的厚度为d ，其几何关系式为 2222222)(r d Rd R r d R R ++-=+-= 由于r R >>，可以略去d 2得
R r d 22 = （1） 光线应是垂直入射的，计算光程差时还要考虑光波在平玻璃上反射会有半波损失，，从而带来2λ的附加程差，所以总光程差为 2 2λ + =?d （2） 所以暗环的条件是 2 ) 12(λ +=?k （3） 其中 3,2,1,0=k 为干涉暗条纹的级数。综合（1）（2）（3）式可得第可k 级暗环的半径为 λkR r k =2 （4） 由式（4）可知，如果单色光源的波长λ已知，测出第m 级的暗环半径r m,,即可得出平图透镜的曲率半径R ；反之，如果R 已知，测出r m 后，就可计算出入射单色光波的波长λ。但是用此测量关系式往往误差很大，原因在于凸面和平面不可能是理想的点接触；接触压力会引起局部形变，使接触处成为一个圆形平面，干涉环中心为一暗斑。或者空气间隙层有了灰尘，附加了光程差，干涉环中心为一亮（或暗）斑，均无法确定环的几何中心。实际测量时，我们可以通过测量距中心较远的两个暗环半径r m 和r n 的平方差来计算曲率半径R 。因为 λMR r m =2 λnR r n =2 两式相减可得 λ)(22n m R r r n m -=-
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。
等厚干涉实验报告
等厚干涉实验报告 引言： 等厚干涉实验是一种常见的光学实验方法，通过利用光的干涉现象研究光的特性和性质。干涉是指两束或多束光波在相遇时相互叠加、合成或抵消的现象。等厚干涉实验旨在观察和研究光的干涉效应，并对其进行定量测量和分析。本文将介绍等厚干涉实验的实验原理、步骤和实验结果，旨在帮助读者更好地理解和掌握这一实验方法。 一、实验原理： 等厚干涉实验是基于光的干涉现象展开的实验。干涉是由于光的波动性质导致的。当两束或多束光波相遇时，在特定条件下，它们会产生加强或抵消的现象。等厚干涉实验是通过利用两片等厚透明物体之间存在的遮断和不遮断的区域，观察干涉现象并进行分析。在等厚透明物体之间，光经过折射和反射，当其路径差为波长的整数倍时，光波会相互加强，形成亮纹；当路径差为波长的奇数倍时，光波会相互抵消，形成暗纹。通过观察亮纹和暗纹的分布，可以推测等厚透明物体的厚度和折射率等光学参数。 二、实验步骤：
1. 准备实验所需材料：等厚透明物体（如玻璃片）、光源（如 激光）、光屏等。 2. 将等厚透明物体放置在光源和光屏之间，使其呈现重叠的光斑。 3. 观察光屏上的干涉图样。可以看到明暗相间的亮纹和暗纹。 4. 通过调整等厚透明物体的位置和角度，观察干涉图样的变化。 三、实验结果与分析： 在等厚干涉实验中，我们观察到了明暗相间的干涉图样，进一 步分析得到以下实验结果和结论： 1. 干涉图样的亮纹和暗纹分布呈现交替排列的规律，它们是由 于光波相位差的不同导致的。 2. 干涉图样的亮纹和暗纹间距与等厚透明物体的厚度和入射光 波的波长有关。通常情况下，等厚透明物体的厚度越大，亮纹和 暗纹的间距越大。 3. 通过计算干涉图样中相邻亮纹和暗纹的间距，我们可以获得 等厚透明物体的折射率和厚度等光学参数。
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。
光的等厚干涉 实验报告
大连理工大学 大学物理实验报告 姓名童凌炜学号200767025实验台号 实验时间2008 年11 月04 日，第11周，星期二第5-6 节 实验名称光的等厚干涉 教师评语 实验目的与要求： 1.观察牛顿环现象及其特点，加深对等厚干涉现象的认识和理解。 2.学习用等厚干涉法测量平凸透镜曲率半径和薄膜厚度。 3.掌握读数显微镜的使用方法。 实验原理和内容： 1.牛顿环 牛顿环器件由一块曲率半径很大的平凸透镜叠放在一块光学平板玻璃上构成，结构如图所示。 当平行单色光垂直照射到牛顿环器件上时，由于平凸透镜和玻璃之间存在一层从中心向外厚度 递增的空气膜，经空气膜和玻璃之间的上下界面反射的两束光存在光程差，它们在平凸透镜 的凸面（底面）相遇后将发生干涉，干涉图样是以接触点为中心的一组明暗相间、内疏外密的 同心圆，称为牛顿环（如图所示。由牛顿最早发现）。由于同一干涉圆环各处的空气薄膜厚 度相等，故称为等厚干涉。牛顿环实验装置的光路图如下图所示：
设射入单色光的波长为λ， 在距接触点r k 处将产生第k 级牛顿环， 此处对应的空气膜厚度为d k ， 则空气膜上下两界面依次反射的两束光线的光程差为 2 2λ δ+ =k k nd 式中， n 为空气的折射率（一般取1）， λ/2是光从光疏介质（空气）射到光密介质（玻璃）的交界面上反射时产生的半波损失。 根据干涉条件， 当光程差为波长的整数倍时干涉相长， 反之为半波长奇数倍时干涉相消， 故薄膜上下界面上的两束反射光的光程差存在两种情况： 2 ) 12(2 22 2λ λ λ δ+= + =k k d k k 由上页图可得干涉环半径r k ， 膜的厚度d k 与平凸透镜的曲率半径R 之间的关系 222)(k k r d R R +-=。 由于dk 远小于R ， 故可以将其平方项忽略而得到2 2k k r Rd =。 结合以上 的两种情况公式， 得到： λkR Rd r k k ==22 ， 暗环...,2,1,0=k 由以上公式课件， r k 与d k 成二次幂的关系， 故牛顿环之间并不是等距的， 且为了避免背光因素干扰， 一般选取暗环作为观测对象。 而在实际中由于压力形变等原因， 凸透镜与平板玻璃的接触不是一个理想的点而是一个圆面； 另外镜面沾染回程会导致环中心成为一个光斑， 这些都致使干涉环的级数和半径无法准确测量。 而使用差值法消去附加的光程差， 用测量暗环的直径来代替半径， 都可以减少以上类型的误差出现。 由上可得： λ )(422n m D D R n m --= 式中， D m 、D n 分别是第m 级与第n 级的暗环直径， 由上式即可计算出曲率半径R 。 由于式中使用环数差m-n 代替了级数k ， 避免了圆环中心及暗环级数无法确定的问题。 凸透镜的曲率半径也可以由作图法得出。 测得多组不同的D m 和m ， 根据公式m R D m λ42=， 可知只要作图求出斜率λR 4， 代入已知的单色光波长， 即可求出凸透镜的曲率半径R 。 2. 劈尖 将两块光学平玻璃叠合在一起， 并在其另一端插入待测的薄片或细丝（尽可能使其与玻璃的搭接线平行）， 则在两块玻璃之间形成以空气劈尖， 如下图所示： K=1,2,3,…., 明环 K=0,1,2,…., 暗环
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
(完整版)光的等厚干涉实验报告
大连理工大学 大 学 物 理 实 验 报 告 院（系） 材料学院 专业 材料物理 班级 0705 姓 名 童凌炜 学号 200767025 实验台号 实验时间 2008 年 11 月 04 日，第11周，星期 二 第 5-6 节 实验名称 光的等厚干涉 教师评语 实验目的与要求： 1. 观察牛顿环现象及其特点， 加深对等厚干涉现象的认识和理解。 2. 学习用等厚干涉法测量平凸透镜曲率半径和薄膜厚度。 3. 掌握读数显微镜的使用方法。 实验原理和内容： 1. 牛顿环 牛顿环器件由一块曲率半径很大的平凸透镜叠放在一块光学平板玻璃上构成， 结构如图所示。 当平行单色光垂直照射到牛顿环器件上时， 由于平凸透镜和玻璃之间存在一层从中心向外厚度递增的空气膜， 经空气膜和玻璃之间的上下界面反射的两束光存在光程差， 它们在平凸透镜的凸面（底面）相遇后将发生干涉， 干涉图样是以接触点为中心的一组明暗相间、内疏外密的同心圆， 称为牛顿环（如图所示。 由牛顿最早发现）。 由于同一干涉圆环各处的空气薄膜厚度相等， 故称为等厚干涉。 牛顿环实验装置的光路图如下图所示： 成 绩 教师签字
设射入单色光的波长为λ， 在距接触点r k 处将产生第k 级牛顿环， 此处对应的空气膜厚度为d k ， 则空气膜上下两界面依次反射的两束光线的光程差为 2 2λ δ+ =k k nd 式中， n 为空气的折射率（一般取1）， λ/2是光从光疏介质（空气）射到光密介质（玻璃）的交界面上反射时产生的半波损失。 根据干涉条件， 当光程差为波长的整数倍时干涉相长， 反之为半波长奇数倍时干涉相消， 故薄膜上下界面上的两束反射光的光程差存在两种情况： 2 ) 12(2 22 2λ λ λ δ+= + =k k d k k 由上页图可得干涉环半径r k ， 膜的厚度d k 与平凸透镜的曲率半径R 之间的关系 222)(k k r d R R +-=。 由于dk 远小于R ， 故可以将其平方项忽略而得到2 2k k r Rd =。 结合以上 的两种情况公式， 得到： λkR Rd r k k ==22 ， 暗环...,2,1,0=k 由以上公式课件， r k 与d k 成二次幂的关系， 故牛顿环之间并不是等距的， 且为了避免背光因素干扰， 一般选取暗环作为观测对象。 而在实际中由于压力形变等原因， 凸透镜与平板玻璃的接触不是一个理想的点而是一个圆面； 另外镜面沾染回程会导致环中心成为一个光斑， 这些都致使干涉环的级数和半径无法准确测量。 而使用差值法消去附加的光程差， 用测量暗环的直径来代替半径， 都可以减少以上类型的误差出现。 由上可得： λ )(422n m D D R n m --= 式中， D m 、D n 分别是第m 级与第n 级的暗环直径， 由上式即可计算出曲率半径R 。 由于式中使用环数差m-n 代替了级数k ， 避免了圆环中心及暗环级数无法确定的问题。 凸透镜的曲率半径也可以由作图法得出。 测得多组不同的D m 和m ， 根据公式m R D m λ42=， 可知只要作图求出斜率λR 4， 代入已知的单色光波长， 即可求出凸透镜的曲率半径R 。 2. 劈尖 将两块光学平玻璃叠合在一起， 并在其另一端插入待测的薄片或细丝（尽可能使其与玻璃的搭接线平行）， 则在两块玻璃之间形成以空气劈尖， 如下图所示： K=1,2,3,…., 明环 K=0,1,2,…., 暗环
等厚干涉及其应用实验报告
等厚干涉及其应用实验报告一、实验目的 1. 了解等厚干涉的原理和方法。 2. 学习等厚干涉实验的基本技术及注意事项。 3. 掌握等厚干涉的应用。 二、实验仪器和材料 1. 干涉仪 2. 光源 3. 透镜 4. 反射镜
5. 单色滤光片 6. 微调平台 7. 测量规等 三、实验原理 等厚干涉的原理是利用二分法来消除不均匀板材的厚度差异， 使板材成为等厚的状况，然后通过干涉仪的干涉检查等厚度情况。二分法的原理是使用两个不同波长的光源进行光程差测量，通过 计算前后两次干涉的相位差，得到样品的厚度。 四、实验步骤 1. 调整干涉仪的光源及其它必要的物件，使探测器接收到最强 的光。 2. 将样品板安装在微调平台上，调整为初始位置，并将单色滤 光片放在光源前方。
3. 调整反射镜使两束光重合并产生干涉条纹。 4. 通过干涉仪镜臂微调，调整测量表计读数。 5. 移动微调平台，使干涉条纹数量增加。 6. 测量板的厚度及其表面情况，记录实验数据。 五、实验结果及分析 1. 在不同的干涉条件下，得到的干涉条纹间隔均匀，且随着板材的尺寸变化而变化。 2. 利用等厚干涉可测量厚度小于毫米级别的物体，且精度高、准确度高。 3. 根据所得数据，可计算出板材的等厚度，并结合其它参数进行分析。
六、实验结论 本实验通过等厚干涉实验方法，得到了比较准确的板材等厚度测量结果，并且了解到等厚干涉的应用方向及其优点。该实验方法线性精度高、稳定性效果佳，且可以测量一些薄板或其他一些难以测量的物体，治理误差准确度高，具有较大的应用价值。 七、实验心得 在本次实验中，我们通过实际操作了解等厚干涉实验原理与方法，并根据测量数据对所得结果进行了分析和判断。实验提供了一个有效的方法，可以在行业中用于硬度测量、材料分析等数据处理。对于我而言，这次实验在技术和实践操作方面都起到了很好的学习和提升作用。
等厚干涉实验报告数据
等厚干涉实验报告数据 等厚干涉实验报告数据 等厚干涉实验是一种常见的光学实验，通过光的干涉现象来研究光的性质和波动特性。在这篇文章中，我将介绍一些等厚干涉实验的基本原理和实验数据，并讨论其应用和意义。 等厚干涉实验是利用光的干涉现象来观察透明薄片的厚度变化。当一束平行光照射到透明薄片上时，光线会经过薄片的两个表面，发生反射和折射。如果薄片的厚度是均匀的，光线在薄片内部会发生干涉现象，形成明暗条纹。 在实验中，我们使用一台干涉仪来观察等厚干涉现象。干涉仪由一束光源、一个分束器和一个合束器组成。光源发出的光经过分束器分成两束，一束照射到透明薄片上，另一束照射到参考平面上。两束光线再次合并，形成干涉条纹。通过观察干涉条纹的变化，我们可以得到薄片的厚度信息。实验数据显示，当薄片的厚度变化时，干涉条纹的间距也会发生变化。当薄片的厚度增加时，干涉条纹的间距变大；当薄片的厚度减小时，干涉条纹的间距变小。通过测量干涉条纹的间距，我们可以计算出薄片的厚度。 等厚干涉实验在科学研究和工程应用中具有广泛的应用价值。首先，它可以用来研究光的波动性质和干涉现象。通过观察干涉条纹的变化，我们可以验证光的波动理论，并探索光的传播规律和折射定律。其次，等厚干涉实验可以用来测量透明薄片的厚度。在材料科学和光学工程中，我们经常需要测量薄片的厚度，以便控制产品的质量和性能。等厚干涉实验提供了一种非接触、精确测量薄片厚度的方法。此外，等厚干涉实验还可以用来研究光学材料的光学性质和折射率。通过观察干涉条纹的形态和变化，我们可以推断材料的折射率，并进
一步研究材料的光学特性。 在实际应用中，等厚干涉实验还可以结合其他技术和方法进行更深入的研究。例如，我们可以将等厚干涉与激光技术相结合，实现更高精度的测量。激光光源具有高亮度和单色性的特点，可以提供更稳定的干涉条纹和更精确的测量结果。此外，等厚干涉实验还可以与数字图像处理技术相结合，实现自动化数据采集和分析。通过对干涉条纹图像的处理和分析，我们可以快速、准确地获取薄片厚度的信息。 综上所述，等厚干涉实验是一种重要的光学实验方法，通过观察干涉条纹的变化来研究光的性质和波动特性。实验数据显示，干涉条纹的间距与薄片的厚度密切相关。等厚干涉实验在科学研究和工程应用中具有广泛的应用价值，可以用来测量薄片的厚度、研究材料的光学性质，并结合其他技术和方法进行更深入的研究。通过不断改进和创新，等厚干涉实验将为光学领域的发展和应用做出更大的贡献。
等厚干涉实验报告
南昌大学物理实验陈述之袁州冬雪创作 课程称号：大学物理实验（下）_____________ 实验称号：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周星期三下午三点四十五分_______
分歧处发生分歧级的干涉条纹.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，二者之间就形成近似劈尖的劈形空气薄层，当平行光垂直地射向平凸透镜时，由于透镜下概况所反射的光和平玻璃片上概况所反射的光互相干涉，成果形成干涉条纹.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，将观察到黑色条纹.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,那末，在空气层下概况Ｂ处 所反射的光线比在Ａ处所反射的光线多颠末一段间隔２ｅ.此外，由于二者反射情况分歧：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处发生半波损失， 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(Re)2=2Ree2 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，所以分开中心愈远，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级暗环的半径ｒ，由上式即可求出透镜的曲率半径Ｒ. 但在实际丈量中，牛顿环中心不是一个抱负的暗点，而是一个不太清晰的暗斑，无法确切定出ｋ值，又由于镜 面上有能够存在微小灰尘，这些都给丈量带来较大的系统误差. 我们可以通过取两个半径的平方差值来消除上述两种原因造成的误差.假设附加厚度为ａ，则光程差为： δ＝2（ｅ＋ａ）＋λ/2=(2ｋ＋1) λ/2 即ｅ＝ｋλ/2－ａ 将（３）式代入得： ｒ2＝ｋＲλ－2Ｒａ（５） 取ｍ、ｎ级暗环，则对应的暗环半径为ｒm，ｒｎ，由（５）式可得： ｒm２＝ｍＲλ－2Ｒａ ｒn２＝ｎＲλ－2Ｒａ 由此可解得透镜曲率半径Ｒ为：