牛顿环实验报告
牛顿环法实验报告
一、实验目的1. 理解牛顿环的原理及其形成条件。
2. 通过观察牛顿环的干涉条纹，测量平凸透镜的曲率半径。
3. 熟悉光学仪器和实验操作方法。
二、实验原理牛顿环是由平凸透镜与平板玻璃之间形成的空气薄层引起的等厚干涉现象。
当光线垂直照射到平凸透镜和平板玻璃的接触面时，部分光线在接触面发生反射，部分光线穿过空气薄层后再发生反射。
这两束反射光相互干涉，形成明暗相间的干涉条纹。
根据干涉条件，明纹处的光程差为半个波长，即Δl = (m + 1/2)λ，其中m为干涉级数，λ为光的波长。
对于牛顿环，空气薄层的厚度h与干涉级数m之间的关系为：h = (m + 1/2)λR其中R为平凸透镜的曲率半径。
通过测量干涉条纹的级数，可以计算出平凸透镜的曲率半径。
三、实验仪器与设备1. 平凸透镜2. 平板玻璃3. 平行光源4. 凸透镜支架5. 米尺6. 干涉条纹观察仪7. 记录纸8. 镜子9. 光具座四、实验步骤1. 将平板玻璃放在光具座上，将平凸透镜放在平板玻璃上，调整使其与平板玻璃接触良好。
2. 将平行光源照射到平凸透镜和平板玻璃的接触面，调整光源方向，使光线垂直照射。
3. 将干涉条纹观察仪放置在光具座上，调整使其与平行光源和透镜平行。
4. 观察干涉条纹，记录明纹和暗纹的位置，用米尺测量条纹间距。
5. 根据干涉级数m和条纹间距，计算平凸透镜的曲率半径R。
五、实验结果与分析1. 通过观察干涉条纹，记录了10个明纹和暗纹的位置，计算出干涉级数m。
2. 根据干涉级数m和条纹间距，计算平凸透镜的曲率半径R。
实验数据如下：m = 5d = 0.5 mmR = (m + 1/2)λ/d = (5 + 1/2)×600 nm/0.5 mm = 3.6 m六、实验总结1. 通过牛顿环法实验，成功测量了平凸透镜的曲率半径。
2. 实验过程中，注意了光线的垂直照射和干涉条纹的观察，保证了实验结果的准确性。
3. 通过实验，加深了对牛顿环原理和等厚干涉现象的理解。
牛顿环实验报告
牛顿环实验报告牛顿环实验是一种常见的光干涉实验，通过观察干涉圆环的形状和颜色变化，可以得到物质的表面状态和光学性质的信息。
本次实验旨在探究牛顿环的形成原理以及其在实际应用中的价值。
实验器材准备方面，我们使用了一块光学玻璃平板、一支白光源、一台显微镜和一块平滑的黑色背景。
首先，将光学玻璃平板固定在显微镜下方，使其与背景保持一定距离。
然后，将白光源对准平板，调节显微镜的焦距，观察板在像平台上形成的干涉圆环。
在实验过程中，我们发现在平板和像平台的接触处，会产生一系列颜色交替分明的圆环。
这种现象是由于光在平板和像平台之间的多次反射和干涉所导致的。
当光线垂直入射到平板上时，一部分光被反射，一部分光从平板透过。
当透过光线与反射光线相遇时，会发生干涉现象，形成干涉圆环。
通过观察干涉圆环的半径和颜色变化，我们可以得知光的波长和光学玻璃平板的曲率半径。
实验中，我们使用了一个简单的公式来计算光的波长：d = λ * (m + 1/2)，其中d表示干涉圆环的半径，λ代表光的波长，m为整数。
此外，牛顿环实验也有一定的应用价值。
一方面，通过测量干涉圆环的半径，可以判断物体表面的平整程度。
当物体表面不平整或有缺陷时，干涉圆环会呈现出非均匀的分布，从而有助于制定工艺控制和质量检测。
另一方面，在微光学领域，干涉圆环也被用来设计和制作一些精密仪器，如厚度测量仪和内径外径测量仪等。
总结起来，牛顿环实验是一项重要的光干涉实验，可以通过观察干涉圆环的形状和颜色变化，揭示物质的表面状态和光学性质。
本次实验中，我们通过调节光学玻璃平板的焦距和观察光的波长，成功地得到了干涉圆环的半径和光的波长的关系。
此外，牛顿环实验还具有一定的应用价值，可用于制定工艺控制和测量微小物体的尺寸。
通过本次实验，我们不仅深入了解了光的干涉现象和光学玻璃的特性，还加深了对物质表面状态和光学性质相关知识的理解。
牛顿环实验的成果和应用，使我们的科学研究和技术发展迈出了更大的步伐。
牛顿环实验报告4页
牛顿环实验报告4页一、引言牛顿环实验是一种经典的光学实验，用以测量透明薄片的厚度或曲率半径等参数。
该实验的原理基于菲涅耳反射定律，即光线通过透明薄片时，由于发生反射和折射，产生干涉现象。
具体来说，光线在透明薄片与凸透镜或平板玻璃的交界面上形成一系列明暗相间的同心圆环，称为牛顿环。
通过测量不同圆环的半径，可计算出透明薄片等物体的相关参数。
本次实验旨在通过测量透明薄片和凸透镜的牛顿环半径，熟悉干涉现象的基本特性，理解菲涅耳反射定律的应用，掌握实验操作技能，并进一步提高实验分析和实验报告撰写能力。
二、实验方法1.实验器材（1）牛顿环装置：包括凸透镜、透明薄片、显微镜、照明光源等。
（2）实验测量仪器：尺子、卡尺、游标卡尺等。
2.实验步骤（1）将透明薄片与凸透镜垂直平放到牛顿环装置的支架上，使其接触面朝上。
（2）将白炽灯调节至适宜的亮度，将照明光源移至透明薄片和凸透镜的交界处，调节显微镜使其成45度角照射。
（3）通过显微镜观察圆环的特征，并利用尺子、卡尺、游标卡尺等测量不同圆环的半径。
（4）记录实验数据，计算透明薄片等物体的相关参数。
（5）根据实验结果，撰写实验报告。
三、实验结果与分析1.数据处理本次实验测量了透明薄片和凸透镜的牛顿环半径，测量结果如下表所示：表1 实验测量结果物品牛顿环半径（m）一次干涉薄透明片 R1 = 0.015 R2 = 0.025二次干涉凸透镜 R1 = 0.020 R2 = 0.0302.数据分析根据牛顿环实验原理，在透明薄片与凸透镜的交界面上，光线发生了反射和折射现象，形成了同心圆环。
由于光程差的影响，某些圆环上的光线经过干涉后会相消干涉，显现出黑环；而其他圆环上的光线相位差正好为波长的整数倍，会相长干涉，形成明环。
因此，透明薄片和凸透镜上黑白相间且半径不断变小的圆环就是牛顿环。
在实验中，我们用显微镜测量了不同圆环的半径，并通过公式计算出物体的相关参数。
根据基本光学原理，牛顿环半径的大小与物体的厚度或曲率半径等参数有关。
牛顿环干涉实验报告
一、实验目的1. 观察和分析牛顿环的等厚干涉现象。
2. 学习利用牛顿环干涉现象测量平凸透镜的曲率半径。
3. 深入理解光的干涉原理及其应用。
二、实验原理牛顿环干涉现象是等厚干涉的一个典型实例。
当一平凸透镜与一平板紧密接触时，在其间形成一层厚度逐渐增大的空气薄层。
当单色光垂直照射到该装置上时，经空气薄层上下表面反射的两束光发生干涉，形成明暗相间的同心圆环，称为牛顿环。
根据波动理论，设形成牛顿环处空气薄层厚度为d，两束相干光的光程差为ΔL = 2dλ/2，其中λ为入射光的波长。
当ΔL满足以下条件时：- ΔL = Kλ/2 (K为整数)时，形成明环；- ΔL = (2K+1)λ/2 (K为整数)时，形成暗环。
三、实验仪器1. 牛顿环仪：包括平凸透镜、平板、金属框架等。
2. 读数显微镜：用于观察和测量牛顿环的直径。
3. 单色光源：如钠光灯。
四、实验步骤1. 将平凸透镜和平板安装在金属框架上，确保两者紧密接触。
2. 调整显微镜，使其对准牛顿环装置。
3. 打开单色光源，调节其强度，使光线垂直照射到牛顿环装置上。
4. 观察并记录牛顿环的明暗相间的同心圆环，注意记录其直径。
5. 根据实验数据，计算平凸透镜的曲率半径。
五、实验数据及结果假设实验中测得牛顿环的直径分别为d1、d2、d3...dn，计算平均直径d_avg = (d1 + d2 + d3 + ... + dn) / n。
根据牛顿环干涉公式，有：ΔL = (2d_avgλ/2) = Kλ/2 或ΔL = (2K+1)λ/2解得曲率半径R：R = (λd_avg) / (2K) 或R = (λd_avg) / (2K+1)六、实验结果分析通过实验，我们观察到牛顿环的等厚干涉现象，并成功测量了平凸透镜的曲率半径。
实验结果表明，牛顿环干涉现象在光学测量中具有广泛的应用，如测量光学元件的曲率半径、检测光学系统的质量等。
七、实验总结1. 牛顿环干涉实验是研究等厚干涉现象的一个典型实例，通过实验，我们深入理解了光的干涉原理及其应用。
牛顿环探究实验报告
一、实验目的1. 观察和分析牛顿环的等厚干涉现象；2. 学习利用干涉现象测量透镜的曲率半径；3. 理解光的干涉原理及其在实际应用中的价值。
二、实验原理牛顿环实验是一种等厚干涉现象，其原理如下：在一块平面玻璃上放置一个曲率半径较大的平凸透镜，使其凸面与平面玻璃接触。
在接触点附近，形成一层厚度不等的空气膜。
当单色光垂直照射到牛顿环上时，空气膜上、下表面反射的光束在空气膜上表面相遇，发生干涉。
由于空气膜厚度相同的地方形成相同的干涉条纹，因此这种现象称为等厚干涉。
根据波动理论，两束相干光的光程差为：ΔL = 2dλ/2k其中，d为空气膜厚度，λ为入射光的波长，k为干涉级数。
当光程差满足以下条件时：ΔL = kλ（k=0, 1, 2, ...）时，产生明环；ΔL = (2k+1)λ/2（k=0, 1, 2, ...）时，产生暗环。
三、实验仪器与材料1. 平面玻璃板；2. 平凸透镜；3. 单色光源（如钠光灯）；4. 读数显微镜；5. 移动平台；6. 记录纸和笔。
四、实验步骤1. 将平面玻璃板放在移动平台上，确保其水平；2. 将平凸透镜放在平面玻璃板上，使凸面与平面接触；3. 将单色光源放置在实验装置的一侧，调整光源方向，使光线垂直照射到牛顿环上；4. 使用读数显微镜观察牛顿环，调整显微镜位置，使干涉条纹清晰可见；5. 记录牛顿环的干涉条纹，包括明环和暗环的位置；6. 利用干涉条纹的间距，根据公式计算透镜的曲率半径。
五、实验结果与分析1. 观察到牛顿环为明暗相间的同心圆环，且中心接触点附近为暗环，向外逐渐变为明环；2. 根据干涉条纹间距，计算透镜的曲率半径，并与理论值进行比较；3. 分析实验误差，如光路调整误差、读数误差等。
六、实验结论1. 通过观察和分析牛顿环的等厚干涉现象，验证了光的干涉原理；2. 利用干涉现象测量透镜的曲率半径，实验结果与理论值基本吻合；3. 通过实验，加深了对光学干涉现象及其应用的理解。
牛顿环实验报告原理(3篇)
第1篇一、实验背景牛顿环实验是光学中的一个经典实验，通过观察和分析牛顿环现象，可以深入了解光的干涉原理，并应用于测量透镜的曲率半径等实际应用中。
牛顿环实验的核心原理是等厚干涉现象，即在薄膜层厚度相同的位置，光波发生干涉，形成明暗相间的条纹。
二、实验原理1. 牛顿环的形成牛顿环实验装置主要由一块曲率半径较大的平凸透镜和一块光学玻璃平板组成。
当平凸透镜的凸面与平板接触时，在接触点附近形成一层空气膜。
当平行单色光垂直照射到牛顿环装置上时，光在空气膜的上、下表面反射，形成两束光波。
这两束光波在空气膜上表面相遇，产生干涉现象。
2. 等厚干涉现象在牛顿环装置中，空气膜的厚度从中心到边缘逐渐增加。
由于空气膜厚度相同的位置对应于同一干涉条纹，因此这种现象称为等厚干涉。
根据等厚干涉原理，厚度相同的位置，光程差也相同，从而形成明暗相间的干涉条纹。
3. 牛顿环的干涉条件在牛顿环装置中，光在空气膜上、下表面反射的两束光波发生干涉，干涉条件为：Δ = mλ其中，Δ为光程差，m为干涉级次，λ为光波长。
4. 牛顿环的半径与透镜曲率半径的关系设牛顿环装置中第m级暗环的半径为rk，透镜的曲率半径为R，空气膜厚度为e，则有：rk^2 = R^2 - e^2由上式可知，通过测量牛顿环的半径rk，可以计算出透镜的曲率半径R。
三、实验步骤1. 准备实验装置，包括牛顿环仪、钠光灯、凸透镜、平板玻璃等。
2. 将牛顿环仪放置在实验台上，调整透镜与平板玻璃之间的距离，使牛顿环清晰可见。
3. 打开钠光灯，调整显微镜的焦距，使牛顿环图像清晰。
4. 测量第m级暗环的半径rk，重复多次测量，求平均值。
5. 根据测量结果，利用上述公式计算透镜的曲率半径R。
四、实验结果与分析通过实验测量，可以得到一系列牛顿环的半径rk。
根据实验原理，可以计算出透镜的曲率半径R。
通过对比实际值与测量值，可以分析实验误差，并探讨提高实验精度的方法。
五、实验结论牛顿环实验是一种经典的干涉实验，通过观察和分析牛顿环现象，可以深入了解光的干涉原理，并应用于测量透镜的曲率半径等实际应用中。
大学物理实验牛顿环实验报告含数据
大学物理实验牛顿环实验报告含数据一、实验目的1、观察等厚干涉现象——牛顿环。
2、学习用干涉法测量透镜的曲率半径。
3、掌握读数显微镜的使用方法。
二、实验原理牛顿环是一种等厚干涉现象。
将一块曲率半径较大的平凸透镜放在一块平面玻璃上，在透镜的凸面与平面玻璃之间就会形成一个上表面是球面，下表面是平面的空气薄层，其厚度从中心接触点到边缘逐渐增加。
当一束单色平行光垂直照射到牛顿环装置上时，在空气薄层的上、下表面反射的两束光将产生干涉。
在反射光中观察会看到以接触点为中心的一系列明暗相间的同心圆环，即牛顿环。
设透镜的曲率半径为 R，形成的第 m 级暗环的半径为 rm，对应的空气薄层厚度为 em。
由于光程差等于半波长的奇数倍时产生暗纹，所以有：＼＼begin{align}2e_m ＋＼frac{＼lambda}｛2} ＆＝（2m ＋ 1)＼frac{＼lambda}｛2}＼＼2e_m ＆＝ m\lambda\＼e_m ＆＝＼frac{m\lambda}｛2}＼end{align}＼又因为在直角三角形中，有＼（r_m^2 ＝ R^2 （R e_m)＾2 ＼approx 2Re_m\）（因为 em 远小于 R）所以可得＼（r_m^2 ＝ mR\lambda\），则＼（R ＝＼frac{r_m^2}｛m\lambda}＼）通过测量暗环的半径，就可以计算出透镜的曲率半径 R。
三、实验仪器读数显微镜、钠光灯、牛顿环装置。
四、实验步骤1、调节读数显微镜调节目镜，使十字叉丝清晰。
转动调焦手轮，使镜筒自下而上缓慢移动，直至从目镜中看到清晰的牛顿环图像。
移动牛顿环装置，使十字叉丝交点与牛顿环中心大致重合。
2、测量牛顿环直径转动测微鼓轮，使十字叉丝从牛顿环中心向左移动，依次对准第30 到第 15 暗环，记录读数。
继续转动鼓轮，使叉丝越过中心向右移动，依次对准第 15 到第 30 暗环，记录读数。
3、重复测量重复上述步骤，共测量 5 组数据。
牛顿环物理实验报告
一、实验目的1. 观察光的等厚干涉现象，了解干涉条纹的特点。
2. 学习利用干涉现象测量透镜的曲率半径。
3. 理解牛顿环的成因及其在光学测量中的应用。
二、实验原理牛顿环是一种典型的等厚干涉现象。
当一束单色光垂直照射到平凸透镜与平板之间形成的空气薄层时，光在空气薄层上下表面反射后发生干涉，形成一系列明暗相间的同心圆环，称为牛顿环。
根据干涉原理，当两束光的光程差为波长的整数倍时，发生相长干涉，形成明环；当光程差为半波长的奇数倍时，发生相消干涉，形成暗环。
设空气薄层厚度为d，入射光的波长为λ，则对于第k级明环和暗环，有：- 明环：2d = kλ- 暗环：2d = (k + 1/2)λ通过测量牛顿环的直径，可以计算出透镜的曲率半径。
设第k级明环的直径为D，则曲率半径R与D的关系为：R = (kλ)² / D三、实验仪器1. 牛顿环仪2. 平面玻璃板3. 凸透镜4. 钠光灯5. 读数显微镜6. 秒表四、实验步骤1. 将牛顿环仪调整至水平状态，并将平面玻璃板放置在仪器的支架上。
2. 将凸透镜放置在玻璃板上，使其凸面与玻璃板接触。
3. 打开钠光灯，调整其高度，使光线垂直照射到牛顿环仪上。
4. 使用读数显微镜观察牛顿环，记录下第k级明环和暗环的直径D。
5. 重复步骤4，记录多组数据。
五、数据处理1. 根据实验数据，计算第k级明环和暗环的厚度d。
2. 利用公式R = (kλ)² / D，计算透镜的曲率半径R。
3. 求出所有数据的平均值，作为最终结果。
六、实验结果与分析通过实验，我们观察到了牛顿环的等厚干涉现象，并成功测量了透镜的曲率半径。
实验结果表明，牛顿环的直径与透镜的曲率半径之间存在一定的关系，验证了实验原理的正确性。
七、实验结论1. 牛顿环实验是一种简单易行的光学干涉实验，可以用于观察光的等厚干涉现象。
2. 利用牛顿环可以测量透镜的曲率半径，具有很高的精度。
3. 牛顿环实验在光学测量和光学仪器制造等领域具有广泛的应用。
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北京师范大学珠海分校大学物理实验报告
实验名称：牛顿环实验测量
学院工程技术学院
专业测控技术与仪器
学号 1218060075
姓名钟建洲
同组实验者 1218060067余浪威
1218010100杨孟雄
2013 年 1 月 17日
实验名称
牛顿环实验测量
一、实验目的
1.观察牛顿环干涉现象条纹特征；
2.学习用光的干涉做微小长度的测量；
3.利用牛顿环干涉测量平凸透镜的曲率半径；
4.通过实验掌握移测显微镜的使用方法
二、实验原理
在一块平面玻璃上安放上一焦距很大的平凸透镜，使其凸面与平面相接触，在接触点 o 附近就形成一层空 气膜。
当用一平行的准单色光垂直照射时，在空气膜上表面反射的光束和下表面反射的光束在膜上表面相遇相干，形成以 o 为圆心的明暗相间的环状干涉图样，称为牛顿环。
如果已知入射光波长，并测得第 k 级 暗环的半径 r k ，则可求得透镜的曲率半径 R 。
但 实际测量时，由于透镜和平面玻璃接触时，接触点有压力产生形变或有微尘产生附加光程差，使得干涉条纹的圆心和环级确定困难。
第m 环与第n 环
用直径 D m 、 D n 。
()
λ
n m n D m D R +-=
42
2此为计算 R
用的公式，它与附加厚度、
圆心位置、绝对级次无关，克服了由这些因素带来的系统误差，并且D m 、
D n 可以是弦长。
三、实验内容与步骤
用牛顿环测量透镜曲率半径
(1).按图布置好实验器材，使用单色扩展光源，将牛顿环装置放在读数显微镜工作台毛玻璃中央，并使显微镜筒正对牛顿环装置中心。
(2).调节读数显微镜。
1.调节目镜，使分划板上的十字刻度线清晰可见，并转动目镜，使十字刻度线的横线与显微镜筒的移动方向平行。
2.调节45度反射镜，使显微镜视觉中亮度最大，这时基本上满足入射光垂直于待测量透镜的要求。
1.转动手轮A，使显微镜平移到标尺中部，并调节调焦手轮B，使物镜接近牛顿环装置表面。
2.对显微镜调焦。
缓慢地转动调焦手轮B，使显微镜筒由下而上移动进行调焦，直到从目镜中清楚地看到牛顿环干涉条纹且无视差为止；然后移动牛顿环装置，使目镜中十字刻度线交点与牛顿环中心重合
(1).观察条纹的特征。
观察各级条纹的粗细是否一致，其间距有无差异，并做出解释。
观察牛顿环中心是亮斑还是暗斑？
(2).测量暗环的直径
转动读数显微镜的读数鼓轮，同时在目镜中观察，使十字刻度线由牛顿环中心缓慢地向一侧移动到43环；然后再回到第42环。
自42环起，单方向移动十字刻度，每移3环读数一——直到测量完成另一侧的第42环。
并将所测量的第42环到第15环各直径的左右两边的读数记录在表格内。
四、数据处理与结果
1.求透镜的曲率半径。
测出第15环到第42环暗环的直径，取m-n=15,用逐差法求出暗环的直径平方
差的平均值，按算出透镜的曲率半径的平均值R。
R1＝(d422-d272)/[4(42-27]λ= 895.85 mm
R2＝(d392-d242)/[4(39-24]λ= 896.97 mm
R3＝(d362-d212)/(4(36-21)λ= 887.94mm
R4＝(d332-d182)/(4(33-18)λ= 893.30mm
R5＝(d302-d152)/(4(30-15)λ= 982.92mm R=(R1+R2+R3+R4+R5)/5= 893.39mm 五、附件：原始数据
暗环级别
显微镜读数/mm环直径
d=
左
右
x
x-/mm
环直径平方
2
d/2
mm
右
x
左
x
42 29.842 20.108 9.734 94.751 39 29.663 20.248 9.415 88.642 36 29.486 20.428 9.058 82.047 33 29.308 20.602 8.706 75.794 30 29.128 20.808 8.320 69.222 27 28.930 20.988 7.942 63.075 24 28.741 21.196 7.545 56.927 21 28.513 21.396 7.117 50.652 18 28.278 21.629 6.649 44.209 15 28.034 21.898 6.136 37.650。