等厚干涉原理与应用实验报告doc

等厚干涉原理与应用实验报告

篇一:等厚干涉实验—牛顿环和劈尖干涉

等厚干涉实验—牛顿环和劈尖干涉

要观察到光的干涉图象,如何获得相干光就成了重要的问题,利用普通光源获得相干光的方法是把由光源上同一点发的光设法分成两部分,然后再使这两部分叠如起来。由于这两部分光的相应部分实际上都来自同一发光原子的同一次发光,所以它们将满足相干条件而成为相干光。获得相干光方法有两种。一种叫分波阵面法,另一种叫分振幅法。

1.实验目的

(1)通过对等厚干涉图象观察和测量,加深对光的波动性的认识。(2)掌握读数显微镜的基本调节和测量操作。

(3)掌握用牛顿环法测量透镜的曲率半径和用劈尖干涉法测量玻璃丝微小直径的实验方法(4)学习用图解法和逐差法处理数据。

2.实验仪器

读数显微镜,牛顿环,钠光灯

3.实验原理

我们所讨论的等厚干涉就属于分振幅干涉现象。分振幅干涉就是利用透明薄膜上下表面对入射光的反射、折射,将入射能量(也可说振幅)分成若干部分,然后相遇而产生干涉。分振幅干涉分两类称等厚干涉,一类称等倾干涉。

用一束单色平行光照射透明薄膜,薄膜上表面反射光与下表面反射光来自于同一入射

R

r

e

(a)(b)

图9-1 牛顿环装置和干涉图样

光,满足相干条件。当入射光入射角不变,薄膜厚度不同发生变化,那么不同厚度处可满足不同的干涉明暗条件,出现干涉明暗条纹,相同厚度处一定满足同样的干涉条件,因此同一干涉条纹下对应同样的薄膜厚度。这种干涉称为等厚干涉,相应干涉条纹称为等厚干涉条纹。等厚干涉现象在光学加工中有着广泛应用,牛顿环和劈尖干涉就属于等厚干涉。下面分别讨论其原理及应用:

(1)用牛顿环法测定透镜球面的曲率半径

牛顿环装置是由一块曲率半径较大的平凸玻璃透镜和一块光学平玻璃片(又称“平晶”)相接触而组成的。相互接触的透镜凸面与平玻璃片平面之间的空气间隙,构成一个空气薄膜间隙,空气膜的厚度从中心接触点到边缘逐渐增加。如图9-1(a)所示。

当单色光垂直地照射于牛顿环装置时(如图9-1),如果从反射光的方向观察,就可以看到透镜与平板玻璃接触处有

一个暗点,周围环绕着一簇同心的明暗相间的内疏外密圆环,这些圆环就叫做牛顿环,如图9-1(b)所示.

在平凸透镜和平板玻璃之间有一层很薄的空气层,通过透镜的单色光一部分在透镜和空气层的交界面上反射,一部分通过空气层在平板玻璃上表面上反射,这两部分反射光符合相干条件,它们在平面透镜的凸面上相遇时就会产生干涉现象。当透镜凸面的曲率半径很大时,在相遇时的两反射光的几何路程差为该处空气间隙厚度e的两倍,即2e;又因为这两条相干光线中一条光线通过空气层在平板玻璃上表面上反射,在光密介质面上的反射,存在半波损失,而另一条光线来自光疏介质面上的反射,不存在半波损失。所以,在两相干光相遇时的总光程差为:

??2e?

当光程差满足

?

2

(9-1)

,k?0,1,2,3, (9-2)

22

即2e?k? (9-3)

时,为暗条纹。

??2e?

?(2k?1)

?

??2e?

?

2

?2k

?

2

,k?0,1,2,3, (9-4)

即 2e?k??时,为明条纹。

?

2

(9-5)

由(9-3)式,可见透镜与平板玻璃接触处e=0,故为一个暗点,由于空气膜的厚度从中心接触点到边缘逐渐增加,这样交替地满足明纹和暗纹条件,所有厚度相同的各点,处在同一同心圆环上,所以我们可以看到一簇的明暗相间的圆环。

如图9-1(a)所示,由几何关系,可得第k个圆环处空气层的厚度ek和圆环的半径rk

的关系,即

(9-6) rk2?R2?(R?ek)2?2Rek?ek

因为R>>ek,所以可略去ek2,即

rk2

ek?(9-7)

2R

实验中测量通常用暗环,从(9-7)式和(9-3)式得到第K 级暗环的半径为

rk2?kR?,k?0,1,2,3,(9-8)

若已知单色光的波长λ,通过实验测出第k个暗环半径rk,由(9-8)式就可以计算出透镜的曲率半径R。但由于玻璃的弹性形变,平凸透镜和平板玻璃不可能很理想地只以一点接触,这样就无法准确地确定出第k个暗环的几何中心位置,所以第k个暗环半径rK难以准确测得。故比较准确地方法是测量第k个暗环的直径Dk 。在数据处理上可采取如下两种方法:①图解法

测量出各对应K暗环的直径DK,由式(9-8)得

Dk2?(4R?)k (9-9)

作DK2~K图线,为一直线,由图求出直线的斜率,已知入射光波长λ,可算出R。②逐差法

设第m条暗环和第 n条暗环的直径各为Dm及Dn,则由式(9-9)可得

22Dm?Dn

R? (9-10)

4(m?n)?

可见只求出Dm2-Dn2及环数差m-n 即可算出R,不必确定环的级数及中心。(2)用劈尖干涉法测量金属丝的微小直径d

将待测的金属丝放在两块平板玻璃之间的一端,则形成劈尖形空气薄膜,如图9-2所示.今以单色光垂直照射在玻璃板上,则在空气劈尖的上表面形成干涉条纹,条纹是平行于棱的一组

图9-2 劈尖形空气薄膜

等距离直线,且相邻两条纹所对应的空气膜厚度之差为半个波

长,若距棱L处劈尖的厚度为d(即金属丝的直径),单位长度中所含的条纹数为n,则

d?nL

4.实验内容与步骤(1)实验装置的调整①先用眼睛粗调

?

2

(9-11)

如果已知λ,并测出n、L等量后;则金属丝的直径d

即可求得。

将牛顿环装置放在读数显微镜的工作台上,先不从显微镜里观察而用眼睛沿镜筒方向观察牛顿环装置,移动牛顿环装置,使牛顿环在显微镜筒的正下方。②再用显微镜观察

a.调节目镜,使看到的分划板上十字叉丝清晰。

b.转动套在物镜头上的45o透光反射镜,使透光反射镜正对光源,显微镜视场达到最亮。 c.旋转物镜调节手轮,使镜筒由最低位置,注意不要碰到牛顿环装置,缓缓上升,边升边观察,直至目镜中看到聚焦清晰的牛顿环。并适当移动牛顿环装置,使牛顿环圆心处在视场正中央。

(1)牛顿环直径的测量

转动读数显微镜读数鼓轮,使显微镜自环心向一个方向移动,为了避免螺丝空转引起的误差,应使镜中叉丝先超过第30个暗环(中央暗环不算)即从牛顿环第一条暗环开始数到35个暗环,然后再缓缓退回到第30个暗环中央(因环纹有一定宽度),记下显微镜读数即该暗环标度X30,再缓慢转动读数显微镜读数鼓轮,使叉丝交点依次对准第25,20,15,10和

5

个暗环的中央记下每次计数X25,X20,X15,Xl0,X5。并继续缓慢转动读数鼓轮,使目镜镜筒叉丝的交点经过牛顿

环中心向另一方向记下第5,10,15,20,25,30暗环的读数X5,X10,X15,X20,X25,和X30。

(3)用逐差法处理数据,计算出透镜的曲率半径R 及R的不确定度。

根据逐差法处理数据的方法,把6个暗环直径数据分成两大组,把第30条和第15条相组合,第25条和第10条相组合,第20条和第5条相组合,求出三组(Dm2-Dn2)的平均值,根据(9-10)式,计算出透镜的曲率半径R。

推导R的不确定度计算公式,计算出R的不确定度,写出结果表达式。(4)用图解法出透镜的曲率半径R 由实验数据,做出DK2~K图线,由图求出直线的斜率,再进一步求出透镜的曲率半径R。(5)用劈尖干涉法测量金属丝的微小直径d

将牛顿环装置换成劈尖装置,为了测定条纹的垂直距离,应使条纹与镜筒的移动方向相垂直.为了避免螺旋空转引起测量误差,应先转动读数显微镜的测微鼓轮,使镜筒仅向一个方向移动,当条纹移过了六、七条后,使十字叉丝和某条纹中心相重合,记下初读数,再依次使十字叉丝和下一个条纹中心相重合,记下读数,共测12条。同样用逐差法处理数据。当测出金属丝距棱的距离L和单位长度的条纹数n后,根据(9-23)式,即可求出金属丝的直径d,并计算d的不确定度。写出结果表达式。

*

(1)用牛顿环法测定透镜的曲率半径R ①数据表格(表9-1)

表9-1 用牛顿环法测定透镜的曲率半径R数据表格

②逐差法处理数据

由式(9-10)计算出透镜的曲率半径R R的不确定度:ucR

S22

ucmn2Dm?Dn

?R()?()?()2

22?m?nDm?Dn

uc?

2

λ=589.3nm,ucλ=0.3nm,ucmn=0.1,Dm2-Dn2只计算A类不确定度。

R?R?ucR?88.4±0.6cm

③用图解法出透镜的曲率半径R

根据实验数据,以K为横坐标,DK2为纵坐标,做出DK2~K 图线,由图求出直线的斜率,根据式(9-9)再进一步求出透镜的曲率半径R。(2)用劈尖干涉法测量金属丝的微小直径d

[问题讨论]

(1)实验中使用的是单色光,如果用白光源会是什么结果?

(2)如果牛顿环中心不是一个暗斑,而是一个亮斑,这是什么原因引起的?对测量有无影响? (3)牛顿环实验中,如果平板玻璃上有微小的凸起,将导致牛顿环条纹发生畸变.试问该处的牛顿环将局部内凹还是局部外凸?

[仪器介绍] (1)读数显微镜

读数显微镜是用来测量微小长度的仪器(如图9-3所示),显微镜通常起放大物体的作用,而读数显微镜除放大(但放大倍数略小)物体外,还能测量物体的大小。主要是用来精确测量那些微小的或不能用夹持仪器(游标尺、螺旋测微计等)测量的物体的大小。

转动读数显微镜测微鼓轮,显微镜筒

可在水平方向左右移动,移动的位置由标尺上读出,目镜中装有一个十字叉丝,作为读数时对准待测物体的标线。测量前先调节目镜,使十字叉丝清晰,再调节调焦手轮对被测物体进行聚焦.

显微镜系统是与套在测微丝杆上的螺母套管相固定的,旋转读数鼓轮,即转动测微丝杆,就带动显微镜左右移动。移动的距离可以从主尺(读毫米

图9-3 读数显微镜外形图

篇二:大学物理实验报告-等厚干涉

深圳大学实验报告

课程名称:大学物理实验(一)

实验名称:实验等厚干涉

学院:物理科学与技术学院

专业:课程编号:

组号:16 指导教师:

报告人:学号:

实验地点科技楼 509

实验时间: XX 年 06 月 20 日星期一

实验报告提交时间:年月日

1、实验目的

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2、实验原理

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4、试验内容与步骤

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5、数据记录

R?_______?________

六思考题

1。测量时,若实际测量的是弦长,而不是牛顿环的直径,则对测量结果有何影响?为什么?

2。为什么相邻两暗环(或亮环)之间的距离,靠近中心的要比边缘大?

3。若已知光波波长与球面曲率半径,请设计出具体的试验方案,测量某种透明液体光学介质的折射率。

4.分析牛顿环实验误差来源

5.怎样利用牛顿环原理来检查平面玻璃表面质量

6。实验中看到的牛顿环干涉条纹是有同一光束有空气薄膜上、下两表面反射后在上表面相遇所产生的干涉现象,那么从牛顿环装置透射出的光速是否同样能形成干涉条纹呢?如能,测与反射方向所观察到的干涉条纹有何不同?

篇三: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 XX67025实验台号实验时间 XX 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rk处将产生第k级牛顿环,此处对应的空气膜厚度为dk,则空气膜上下两界面依次反射的两束光线的光程差为

?k?2ndk?

?

2

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:

?k?2dk?

?

2

2k?

2

(2k?1)

?

2

K=1,2,3,…., 明环 K=0,1,2,…., 暗环

由上页图可得干涉环半径rk,膜的厚度dk 与平凸透镜的曲率半径R之间的关系

22

R2?(R?dk)2?rk。由于dk远小于R,故可以将其平方项忽略而得到2Rdk?rk。结合以上

的两种情况公式,得到:

rk?2Rdk?kR?, k?0,1,2...,暗环

由以上公式课件, rk与dk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:

2

D2m?D2n

R?

4(m?n)?

式中, Dm、Dn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Dm和m,根据公式D

2m

?4R?m,

可知只要作图求出斜率4R?,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:

当单色光垂直射入时,在空气薄膜上下两界面反射的两束光发生干涉;由于空气劈尖厚度相等之处是平行于两玻璃交线的平行直线,因此干涉条纹是一组明暗相间的等距平行条纹,属于等厚干涉。干涉条件如下:

?k?2dk?

可知,第k级暗条纹对应的空气劈尖厚度为

?

2

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。

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。

(完整版)光的等厚干涉实验报告.docx

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成绩 姓名童凌炜学号200767025实验台号 教师签字 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:

射入色光的波λ,在距接触点r k将生第k 牛,此的空气膜厚度d k,空气膜上下两界面依次反射的两束光的光程差 k 2nd k 2 式中,n 空气的折射率(一般取1),λ/2是光从光疏介(空气)射到光密介(玻璃)的交界 面上反射生的半波失。 根据干涉条件,当光程差波的整数倍干涉相,反之半波奇数倍干涉相消,故薄膜上下界面上的两束反射光的光程差存在两种情况: 2k k2d k2 2(2k 1) 2K=1,2,3, ?., 明K=0,1,2, ?., 暗 由上可得干涉半径r k,膜的厚度d k与平凸透的曲率半径R之的关系R2( R d k ) 2r k2。由于 dk 小于 R,故可以将其平方忽略而得到2Rd k r k2。合以上的两种情况公式,得到: r k22Rd k kR ,k 0,1,2..., 暗环 由以上公式件,r k与 d k成二次的关系,故牛之并不是等距的,且了避免背光因素干 ,一般取暗作象。 而在中由于力形等原因,凸透与平板玻璃的接触不是一个理想的点而是一个面; 另外面沾染回程会致中心成一个光斑,些都致使干涉的数和半径无法准确量。而使用差法消去附加的光程差,用量暗的直径来代替半径,都可以减少以上型的差出。 由上可得: D 2m D 2n R n) 4(m 式中, D m、 D n分是第 m 与第 n 的暗直径,由上式即可算出曲率半径R。由于式中使用数差 m-n 代替了数 k,避免了中心及暗数无法确定的。 凸透的曲率半径也可以由作法得出。得多不同的D m和 m,根据公式D2m4R m ,可知只要作求出斜率4R ,代入已知的色光波,即可求出凸透的曲率半径R。 2.劈尖 将两光学平玻璃叠合在一起,并在其另一端插入待的薄片或(尽可能使其与玻璃的搭

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。

等厚干涉实验报告劈尖

等厚干涉实验报告劈尖 等厚干涉实验报告 等厚干涉实验是一种常见的光学实验,通过观察光的干涉现象,可以深入了解光的性质和行为。本文将介绍等厚干涉实验的原理、实验装置以及实验结果的分析。 一、实验原理 等厚干涉实验是基于光的干涉现象的。当两束光线相遇时,它们会发生干涉现象,干涉的结果取决于光线的相位差。等厚干涉实验中使用的是等厚干涉,即两束光线通过不同厚度的透明介质后再次相遇,形成干涉现象。 在等厚干涉实验中,使用的主要装置是劈尖。劈尖是一种具有特殊形状的透明介质,它的两侧是等厚的。当光线通过劈尖时,光线会发生折射和反射,形成干涉现象。 二、实验装置 等厚干涉实验的装置主要包括光源、劈尖、透镜和干涉图像观察装置。 1. 光源:可以使用激光器或者白光源作为光源。激光器的优点是单色性好,可以得到清晰的干涉图像。白光源则可以观察到彩色的干涉图像。 2. 劈尖:劈尖是实验中最重要的部分,它是由两个平行的透明平面构成,两侧等厚。劈尖可以是玻璃或者塑料制成。 3. 透镜:透镜的作用是聚焦光线,使得干涉图像更加清晰。透镜的焦距可以根据实验需要进行选择。 4. 干涉图像观察装置:可以使用放大镜、显微镜或者摄像机等装置观察干涉图像。观察装置的选择取决于实验的需求和实验室的条件。

三、实验结果与分析 在等厚干涉实验中,通过调整劈尖和透镜的位置,可以观察到不同的干涉图像。具体的干涉图像形态取决于劈尖的形状、光源的性质以及透镜的焦距等因素。 通过实验观察,我们可以发现以下几个现象: 1. 干涉条纹的出现:当光线通过劈尖时,由于光线的折射和反射,会形成干涉 条纹。这些条纹可以是黑白相间的,也可以是彩色的。 2. 干涉条纹的变化:当调整劈尖和透镜的位置时,干涉条纹会发生变化。条纹 的密度、宽度和颜色都会随着位置的改变而改变。 3. 干涉图像的清晰度:通过调整透镜的焦距,可以使得干涉图像更加清晰。透 镜的选择和调整对于观察干涉图像非常重要。 通过对实验结果的分析,我们可以深入了解光的干涉现象以及光的性质。等厚 干涉实验不仅可以用于教学和科研,还可以应用于光学仪器的设计和制造等领域。 总结: 等厚干涉实验是一种常见的光学实验,通过观察光的干涉现象,可以深入了解 光的性质和行为。实验装置主要包括光源、劈尖、透镜和干涉图像观察装置。 实验结果的分析可以帮助我们更好地理解光的干涉现象。等厚干涉实验在教学 和科研中有着广泛的应用,对于光学仪器的设计和制造也具有重要意义。通过 对等厚干涉实验的学习和探索,我们可以加深对光学原理的理解,为光学技术 的发展做出贡献。

等厚干涉及其应用实验报告

等厚干涉及其应用实验报告 等厚干涉及其应用实验报告 引言: 等厚干涉是一种光学干涉现象,它是指两束光波在相遇时,由于光程差相等而 产生的干涉现象。等厚干涉广泛应用于光学领域,特别是在光学薄膜和光学元 件的表征和测试中。本实验旨在通过等厚干涉实验,探索其原理和应用。 实验一:等厚干涉现象的观察 实验装置: 1. 激光器 2. 空气隔板 3. 透明玻璃板 4. 平行平板 5. CCD相机 实验步骤: 1. 将激光器放置在实验台上,调整使其发出平行光束。 2. 在激光器后方放置一个空气隔板,确保光束的稳定。 3. 在空气隔板后方放置一个透明玻璃板,使光线通过。 4. 在透明玻璃板后方放置一个平行平板,调整其倾斜角度。 5. 将CCD相机放置在平行平板的一侧,记录干涉图像。 实验结果与分析: 通过实验观察,我们可以看到在平行平板的两侧出现了一系列的等厚干涉条纹。这些干涉条纹呈现出明暗相间的特点,条纹之间的间距随着平板的倾斜角度而

改变。这是由于光束在透明玻璃板和平行平板之间经过多次反射和折射导致的 光程差的变化所引起的。 实验二:等厚干涉在光学薄膜中的应用 实验装置: 1. 激光器 2. 透明玻璃片 3. 光学薄膜样品 4. 平行平板 5. CCD相机 实验步骤: 1. 将激光器放置在实验台上,调整使其发出平行光束。 2. 在激光器后方放置一个透明玻璃片,确保光束的稳定。 3. 将光学薄膜样品放置在透明玻璃片上,调整其位置和角度。 4. 在光学薄膜样品后方放置一个平行平板,调整其倾斜角度。 5. 将CCD相机放置在平行平板的一侧,记录干涉图像。 实验结果与分析: 通过实验观察,我们可以看到在光学薄膜样品的表面出现了一系列的等厚干涉 条纹。这些干涉条纹的形状和数量与光学薄膜的厚度和折射率有关。通过观察 和分析这些干涉条纹的变化,我们可以推断出光学薄膜的厚度和折射率的信息。应用: 等厚干涉在光学领域有着广泛的应用。首先,它可以用于光学薄膜的表征和测试。通过观察和分析干涉条纹的形状和数量,我们可以推断出光学薄膜的厚度

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。

光的等厚干涉实验报告

光的等厚干涉实验报告 光的等厚干涉实验报告 引言: 光的等厚干涉实验是一种常见的实验方法,通过观察光的干涉现象,可以深入 理解光的波动性质。本实验旨在通过实际操作,观察和分析光的等厚干涉现象,并探究其原理和应用。 实验器材和原理: 实验所需器材包括光源、透明平板、反射镜、干涉条纹观察装置等。光源发出 的光经透明平板后会发生折射和反射,形成两束光线。当两束光线相遇时,由 于光的波动性质,会出现干涉现象。干涉现象的产生是由于光的波长相同,相 位差满足一定条件时,会出现干涉条纹。 实验步骤: 1. 将光源放置在适当位置,保证光线能够通过透明平板。 2. 调整透明平板的位置和角度,使得透明平板能够将光线分为两束。 3. 将反射镜放置在适当位置,使得反射镜能够将两束光线引导到同一位置。 4. 在观察装置上观察干涉条纹,并调整透明平板的位置和角度,观察条纹的变化。 实验结果和分析: 通过实验观察,我们可以看到在观察装置上出现了一系列明暗相间的干涉条纹。这些条纹呈现出一定的规律性,通过观察条纹的变化,我们可以得出以下结论:1. 条纹的间距与波长相关:在实验中,我们可以通过调整透明平板的位置和角度,观察到干涉条纹的间距发生变化。根据干涉条纹的间距变化,我们可以推

断出光的波长。通过实验计算,我们可以得到光的波长。 2. 条纹的明暗变化与相位差相关:条纹的明暗变化是由于两束光线的相位差引 起的。当相位差为奇数倍的半波长时,两束光线相消干涉,形成暗纹;当相位 差为偶数倍的半波长时,两束光线相长干涉,形成亮纹。通过观察条纹的明暗 变化,我们可以计算出两束光线的相位差。 应用: 光的等厚干涉实验在实际应用中有着广泛的应用价值。以下是几个常见的应用 领域: 1. 光学薄膜的制备:在光学薄膜的制备过程中,光的等厚干涉实验可以用于控 制薄膜的厚度和质量。通过观察干涉条纹的变化,可以对薄膜的厚度进行精确 控制,从而得到所需的光学性能。 2. 光学测量:在光学测量领域中,光的等厚干涉实验可以用于测量物体的形状 和表面粗糙度。通过观察干涉条纹的变化,可以计算出物体的高度差和表面形貌,从而实现精确的测量。 3. 光学显微镜:在光学显微镜中,光的等厚干涉实验可以用于观察细胞和组织 的结构。通过观察干涉条纹的变化,可以得到细胞和组织的形态和内部结构信息,从而实现高分辨率的显微观察。 结论: 通过光的等厚干涉实验,我们可以深入理解光的波动性质,并通过观察干涉条 纹的变化,得到光的波长和相位差的信息。光的等厚干涉实验在光学领域有着 广泛的应用,可以用于光学薄膜的制备、光学测量和光学显微镜等领域。通过 实际操作和观察,我们可以更好地理解光的干涉现象,深入探究光的波动性质。

等厚干涉的应用实验报告

等厚干涉的应用实验报告 等厚干涉的应用实验报告 引言: 等厚干涉是一种常见的光学干涉现象,通过光的波动性和干涉现象的特点,我 们可以利用等厚干涉来测量物体的形状和薄膜的厚度。本实验旨在通过等厚干 涉的应用实验,探索其在实际中的应用价值和原理。 实验原理: 等厚干涉是基于光的干涉现象,当光线通过具有不同折射率的介质时,会发生 干涉现象。在等厚干涉中,我们使用一束单色光通过一个透明薄膜或透明介质,光线在薄膜上反射和折射,形成干涉条纹。通过观察和测量这些干涉条纹的特征,我们可以推断出物体的形状和薄膜的厚度。 实验装置: 本实验使用的装置包括:光源、透明薄膜、反射镜、凸透镜、干涉仪和测量仪 器等。 实验步骤: 1. 将光源对准干涉仪的入射口,调整光源的位置和角度,使得光线能够正常通 过干涉仪。 2. 调整干涉仪的反射镜和凸透镜,使得光线能够经过反射和折射,并形成干涉 条纹。 3. 在透明薄膜上放置一个标尺或刻度尺,用以测量干涉条纹的间距。 4. 观察干涉条纹的形态和变化,并记录下测量数据。 5. 根据测量数据,计算出透明薄膜的厚度或物体的形状。

实验结果与分析: 通过观察和测量干涉条纹的间距,我们可以得到透明薄膜的厚度或物体的形状。干涉条纹的间距与光的波长、薄膜的折射率以及光线的入射角度等因素有关。 当光线的入射角度发生变化时,干涉条纹的间距也会发生变化,从而可以推断 出物体的形状或薄膜的厚度。 实验应用: 等厚干涉在实际中有广泛的应用价值。例如,在材料科学中,可以利用等厚干 涉来测量薄膜的厚度,从而控制和优化材料的制备过程。在生物医学领域,等 厚干涉可以用于测量细胞的形状和厚度,从而研究细胞的生理和病理变化。此外,等厚干涉还可以应用于光学元件的制造和检测,以及光学显微镜和激光干 涉仪等仪器的研究和开发。 结论: 通过等厚干涉的应用实验,我们深入了解了等厚干涉的原理和应用。等厚干涉 可以通过测量干涉条纹的间距,推断出物体的形状和薄膜的厚度。这一技术在 材料科学、生物医学和光学仪器等领域有重要的应用价值。通过进一步研究和 发展,等厚干涉技术有望在更多领域发挥重要作用,为科学研究和工程应用提 供更多可能性。

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

光等厚干涉实验报告

光等厚干涉实验报告 光等厚干涉实验报告 引言: 光等厚干涉实验是一种常用的光学实验,通过观察干涉条纹的形成和变化,可以深入理解光的波动性质和干涉现象。本文将介绍光等厚干涉实验的原理、实验装置和实验结果,并对实验现象进行解释和分析。 一、实验原理: 光等厚干涉实验是基于光的干涉现象,利用光的波动性质进行研究。当光线经过介质的两个表面时,会发生反射和折射,并且在介质内部会发生干涉现象。在等厚干涉实验中,我们使用一块等厚玻璃片,将光线射入玻璃片后,光线会在玻璃片内部发生多次反射和折射,形成干涉条纹。 二、实验装置: 实验装置主要由以下几个部分组成: 1. 光源:使用单色光源,如激光器或单色光电源,以保证光的单色性。 2. 等厚玻璃片:选取一块透明度高、表面平整的玻璃片,保证实验的准确性。 3. 透镜:用于调节光线的入射角度和聚焦光线。 4. 探测器:使用光电探测器或目镜等设备,用于观察和记录干涉条纹的变化。 三、实验步骤: 1. 将光源对准等厚玻璃片的一侧,使光线垂直入射。 2. 调节透镜,使光线通过等厚玻璃片后尽可能平行。 3. 观察玻璃片的另一侧,可以看到干涉条纹的形成。 4. 调节透镜和光源的位置,观察干涉条纹的变化。

四、实验结果: 在实验中,我们可以观察到以下几个现象: 1. 干涉条纹的形成:在等厚玻璃片的一侧观察,可以看到一系列明暗相间的条纹,这就是干涉条纹。条纹的明暗变化与光的干涉现象有关。 2. 条纹的间距:通过调节透镜和光源的位置,可以改变条纹的间距。当透镜与光源之间的距离增加时,条纹的间距变大;反之,间距变小。 3. 条纹的颜色:干涉条纹的颜色与光的波长有关。当光的波长增大时,条纹的颜色由蓝色向红色变化。 五、实验解释和分析: 1. 干涉条纹的形成原理:当光线射入等厚玻璃片后,会发生多次反射和折射。在光线反射和折射的过程中,不同路径的光线会相互干涉,形成明暗相间的条纹。 2. 条纹的间距变化原理:条纹的间距与光线的入射角度和玻璃片的厚度有关。当入射角度增大或玻璃片厚度减小时,条纹的间距变大;反之,间距变小。 3. 条纹的颜色变化原理:条纹的颜色与光的波长有关。根据干涉理论,不同波长的光线在干涉过程中会形成不同颜色的条纹。 光等厚干涉实验是一项重要的光学实验,通过观察干涉条纹的形成和变化,可以深入理解光的波动性质和干涉现象。在实验过程中,我们通过调节光源、透镜和玻璃片的位置,可以改变干涉条纹的形态和特征,进一步验证光的干涉现象。通过对实验结果的解释和分析,我们可以更加清晰地认识光的波动性质和光学现象的本质。光等厚干涉实验不仅在科研领域具有广泛应用,也在教学中起到了重要的作用,帮助学生更好地理解光学知识和实验原理。

等厚干涉的实验报告

等厚干涉的实验报告 等厚干涉的实验报告 引言: 等厚干涉是一种重要的光学现象,它在科学研究和工程应用中具有广泛的应用。本实验旨在通过等厚干涉的实验,探究光的干涉现象及其原理,并通过实验结 果分析验证等厚干涉的特性。 实验原理: 等厚干涉是指当光线经过介质界面时,由于介质的厚度不同,光线在介质中传 播的速度也不同,从而形成干涉现象。在等厚干涉中,光线经过两个平行的透 明介质界面时,当两个界面之间的厚度差为波长的整数倍时,光线会发生相干 干涉。 实验装置: 本实验采用了一束单色光源、两块平行透明玻璃板以及一个光学平台。实验中,我们通过调节两块平行玻璃板之间的距离,观察干涉条纹的变化。 实验步骤: 1. 将两块平行玻璃板放置在光学平台上,保证它们之间的距离相等。 2. 打开单色光源,调节其位置和方向,使光线垂直射入两块平行玻璃板之间。 3. 通过调节光学平台上的螺旋调节器,改变两块平行玻璃板之间的距离。 4. 观察光线透过玻璃板后的干涉现象,记录下观察到的干涉条纹的变化。 实验结果: 在实验过程中,我们观察到了明暗相间的干涉条纹。随着两块平行玻璃板之间 的距离变化,干涉条纹的间距也发生了变化。当两块玻璃板之间的距离为波长

的整数倍时,干涉条纹最为明显。而当两块玻璃板之间的距离为波长的奇数倍时,干涉条纹则几乎消失。 讨论与分析: 根据实验结果,我们可以得出结论:等厚干涉是由于光线在介质中传播速度不同而产生的干涉现象。当两块平行玻璃板之间的距离为波长的整数倍时,光线经过两块玻璃板后会发生相位差,从而形成明暗相间的干涉条纹。而当两块玻璃板之间的距离为波长的奇数倍时,相位差几乎为零,干涉条纹几乎消失。等厚干涉现象在实际应用中具有重要意义。例如,在光学薄膜的制备过程中,通过控制薄膜的厚度,可以实现特定波长的光的反射和透射,从而实现光的滤波和分光。此外,等厚干涉还可以用于光学测量中,例如测量薄膜的厚度、折射率等。 结论: 通过本实验,我们深入了解了等厚干涉的原理和特性。实验结果验证了等厚干涉现象的存在,并通过观察干涉条纹的变化,进一步说明了光线在介质中传播速度不同所引起的相位差现象。等厚干涉在光学研究和工程应用中具有广泛的应用前景,对于进一步推动光学科学的发展具有重要意义。

等厚干涉原理与应用实验报告doc

等厚干涉原理与应用实验报告 篇一:等厚干涉实验—牛顿环和劈尖干涉 等厚干涉实验—牛顿环和劈尖干涉 要观察到光的干涉图象,如何获得相干光就成了重要的问题,利用普通光源获得相干光的方法是把由光源上同一点发的光设法分成两部分,然后再使这两部分叠如起来。由于这两部分光的相应部分实际上都来自同一发光原子的同一次发光,所以它们将满足相干条件而成为相干光。获得相干光方法有两种。一种叫分波阵面法,另一种叫分振幅法。 1.实验目的 (1)通过对等厚干涉图象观察和测量,加深对光的波动性的认识。(2)掌握读数显微镜的基本调节和测量操作。 (3)掌握用牛顿环法测量透镜的曲率半径和用劈尖干涉法测量玻璃丝微小直径的实验方法(4)学习用图解法和逐差法处理数据。 2.实验仪器 读数显微镜,牛顿环,钠光灯 3.实验原理 我们所讨论的等厚干涉就属于分振幅干涉现象。分振幅干涉就是利用透明薄膜上下表面对入射光的反射、折射,将入射能量(也可说振幅)分成若干部分,然后相遇而产生干涉。分振幅干涉分两类称等厚干涉,一类称等倾干涉。

用一束单色平行光照射透明薄膜,薄膜上表面反射光与下表面反射光来自于同一入射 R r e (a)(b) 图9-1 牛顿环装置和干涉图样 光,满足相干条件。当入射光入射角不变,薄膜厚度不同发生变化,那么不同厚度处可满足不同的干涉明暗条件,出现干涉明暗条纹,相同厚度处一定满足同样的干涉条件,因此同一干涉条纹下对应同样的薄膜厚度。这种干涉称为等厚干涉,相应干涉条纹称为等厚干涉条纹。等厚干涉现象在光学加工中有着广泛应用,牛顿环和劈尖干涉就属于等厚干涉。下面分别讨论其原理及应用: (1)用牛顿环法测定透镜球面的曲率半径 牛顿环装置是由一块曲率半径较大的平凸玻璃透镜和一块光学平玻璃片(又称“平晶”)相接触而组成的。相互接触的透镜凸面与平玻璃片平面之间的空气间隙,构成一个空气薄膜间隙,空气膜的厚度从中心接触点到边缘逐渐增加。如图9-1(a)所示。 当单色光垂直地照射于牛顿环装置时(如图9-1),如果从反射光的方向观察,就可以看到透镜与平板玻璃接触处有

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