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 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。
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。
等厚干涉实验报告
等厚干涉实验报告 等厚干涉实验报告 一、实验目的 研究光的干涉现象，了解等厚干涉的特点及原理。 二、实验仪器与药品 1.实验仪器：光学台、光源、平凸透镜、等厚玻璃片、调节物镜、显微镜、纸板、千分尺。 2.药品：无。 三、实验原理 光的干涉是指两束或多束光波在光学系统中相遇所产生的波动现象。等厚干涉是根据光波传播与全反射的原理发生的干涉现象。当平行入射到等厚玻璃片的两个平行面时，从上空看，玻璃片表面上分布着圆形同心环。光波在传播过程中，在平面表面上发生全反射，并且反射波会在平行入射波下方以同心圆的形式出现。 四、实验步骤 1.使用钢尺测量等厚玻璃片的厚度。 2.将等厚玻璃片放在实验台上，接通光源，使光通过凸透镜后垂直打在等厚玻璃片的一侧。 3.调节物镜和显微镜，观察在玻璃片的另一侧出现的同心圆干涉图样。 4.测量并记录出现同心圆的直径D和d，以及透镜与同心圆之间的距离h。
5.更换不同厚度的等厚玻璃片，重复步骤3-4。 五、实验结果与分析 根据实验测得的直径和间距数据，根据干涉公式d = λ * (D * D / 4 * h) ^ 0.5，可以计算出光的波长λ。通过对实验数据的分析，可以发现如下规律： 1.同心圆的直径D与透镜与同心圆之间的距离h成正比，即D ∝ h。 2.同心圆的直径D与同心圆之间的间距d呈反比例关系，即D ∝ 1/d。 3.同心圆的间距d与透镜与同心圆之间的距离h成正比，即d ∝ h。 4.透镜与同心圆之间的距离h越大，同心圆的直径D越大，同心圆的间距d越小。 根据以上分析，可以得出结论：等厚干涉是一种光的干涉现象，当光波在传播过程中发生全反射时，会在平行入射光波下方形成同心圆的干涉图案。同时，干涉图案的大小与透镜与同心圆之间的距离和同心圆之间的间距有关。 六、实验总结 通过本次等厚干涉实验，我了解到了光的干涉现象以及等厚干涉的原理和特点。在实验过程中，我学会了如何使用光学台和调节物镜来观察和测量同心圆干涉图样的直径和间距，并通过干涉公式计算出光的波长。通过这次实验，我对光的干涉有了更深入的了解，并且提高了我在实验中观察和测量的能力。
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
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。
大物实验报告-光的等厚干涉
大物实验报告-光的等厚干涉 一、实验目的 1.加深对光的波动性，尤其是对干涉现象的认识。 2.了解读数显微镜的使用方法。 3.掌握逐差法处理实验数据。 4.提高误差分析和合理分配的能力。 二、实验原理 两列或几列光波在空间相遇时相互叠加，在某些区域始终加强，在另一些区域则始终削弱，形成稳定的强弱分布的现象就是光的干涉现象。形成稳定干涉的条件是：光波的频率相同、相位差恒定、振动方向一致的相干光源。光的干涉现象是光的波动性的最直接、最有力的实验证据。在各种干涉条纹中，等倾干涉条纹和等厚干涉条纹是比较典型的两种。 1.等厚干涉原理： 当一束平行光a、b入射到厚度不均匀的透明介质薄膜上时，在薄膜的表面会产生干涉现象。从上表面反射的光线b1和从下表面反射出上表面的光线a1在B点相遇，由于a1、b1有恒定的光程差，因而将在B点产生干涉。 该式中，λ/2是由于光线从光疏介质照射到光密介质，在界面发射时有一位相突变，即所谓的“半波损失”而附加的光程差，因此明暗纹出现的条件是： 同一种条纹所对应的空气厚度是一样的，所以称之为等厚干涉
条纹。 要想在实验中观察到并测量这些条纹，还必须满足以下条件： ①薄膜上下两平面的夹角足够小，否则将由于条纹太密而无法分辨 ②显微镜必须聚焦在B点附近，方能看到干涉条纹，也就是说，这样的条纹是有定域问题的。 2.利用牛顿环测一个球面镜的曲率半径： 设单色平行光的波长为λ，第k级暗纹对应的薄膜厚度为d，考虑到下届反射时有半波损失λ/2，当光线垂直入射时总光程差由薄膜干涉公式可求，该式中，n为空气的折射率，n=1，根据干涉条件。 原则上，若已知λ，用读数显微镜测出环的半径r，就可以利用上面两个公式求出曲率半径R。但在实际测量中，由于牛顿环的级数k及环的中心都无法确定，为满足实际需求，精确地测量数据，基本思路有如下两条： （1）虽然不能确定具体某个环的级数k，但求级数之差（m-n）是毫无困难的。 （2）虽然不能确定环心的位置，即无法准确测得半径（或直径），但是测弦长是比较容易的。由几何学可知，弦长的平方差与直径的平方差是相等的，因此问题就由求环的半径的平方差转化为求弦长的平方差。 该式中，Dm、Dn是m级与n级牛顿环的直径，但是在实验中实
(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
光等厚干涉实验报告
(完整版)光等厚干涉实验报告 由于 dk 小于 R，故可以将其平方忽略而得到 2Rdk rk 2 。 合以上 的两种情况公式， 得到： rk 2 2Rdk kR ， k 0,1,2, 暗环 由以上公式件， rk 与 dk 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 2 m D 2 n 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 Dm 和 m，根据公式 D 2 m4R 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。 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 接平行），在两玻璃之形成以空气劈尖，如下所示： - 2 -
当色光垂直射入，在空气薄膜上下两界面反射的两束光生干涉；由于空气劈尖厚度相 等之是平行于两玻璃交的平行直，因此干涉条是一明暗相的等距平行条，属 于等厚干涉。干涉条件如下： k 2dk (2k 1) k=0, 1, 2, ? 2 2 可知，第 k 暗条的空气劈尖厚度 d k k 2 由干涉条件可知， 当 k=0 d0=0，玻璃板的搭接， 零暗条。 若在待薄物体 出出的是第 N 暗条， 可知待薄片的厚度（或的直径） d N 2 操作中由于 N 大且干涉条密， 不利于 N 的准确量。 可先出 n 条干涉条 的距离 l ，在得劈尖交到薄片的距离 L ，干涉条的数： n L l