实验光的等厚干涉现象与应用
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。
光的干涉和应用实验报告
教案光的等厚干涉与应用
一目的
1、观察光的等厚干涉现象，加深理解干涉原理
2、学习牛顿环干涉现象测定该装置中平凸透镜的曲率半径
3、掌握读数显微镜的使用方法
4、掌握逐差法处理数据的方法
二仪器
读数显微镜，钠光灯，牛顿环装置
三原理
牛顿环装置是一个曲率半径相当大的平凸透镜放在一平板玻璃上，这样两玻璃间形成空气薄层厚度e与薄层位置到中央接触点的距离r，凸透镜曲率半径R的关系为：
(a)
(b)
图20—1
根据干涉相消条件易得第K级暗纹的半径与波长λ及牛顿环装置中平凸透镜的凸面曲率半径R存在下述关系：
根据与K成正比的性质采取逐差法处理实验数据
四教学内容和步骤
1、牛顿环装置的调整，相应的提出问题，怎样将干涉图样调到装置的中心？
2、显微镜的调节，焦距怎么调？叉丝怎样调节？干涉图样不清晰怎么办？反光镜怎么用？刻度尺怎么读？
3、读数方法，要防止螺距差。
读完一组之后要把牛顿环转90度再重新读一组。
4、用逐差法处理数据，忽略仪器误差。
五注意事项
1、仪器轻拿轻放，避免碰撞。
2、镜头不可用手触摸，有灰尘时用擦镜纸轻轻拂去不能用力擦拭。
调焦及调鼓轮时不可超出可调范围。
为防止产生螺距误差，测量过程中鼓轮只能往一个方向转动，不许中途回倒鼓轮。
六主要考核内容
1、预习报告内容是否完整，原理图、公式、表格等是否无误。
2、看是否将干涉图样调出来，数据是否有误等。
七参考数据。
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Rre(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。
(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22λδ+=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(2222λλλδ+=+=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22k k r Rd =。
等厚干涉的原理特点应用
等厚干涉的原理、特点和应用1. 等厚干涉的原理等厚干涉是一种光学干涉现象，指的是光线在具有两个或多个等厚介质间传播时发生的干涉效应。
它基于菲涅尔（Fresnel）原理，即光线在介质边界上发生反射和折射的规律，导致光线的相位差引起干涉现象。
2. 等厚干涉的特点•等厚等相位线：等厚干涉的最显著特点是产生一系列彼此平行的等厚等相位线。
在等厚干涉图上，等厚线呈现为彩虹色的同心圆。
•颜色分布规律：等厚干涉中，不同颜色的环呈现特定的分布规律。
通常，中心为黑白交替的暗环，向外围逐渐过渡为彩虹色的明亮环。
•相位差的影响：等厚干涉的颜色变化与光线在相邻等厚介质中的相位差有关。
相位差的大小决定了干涉环的颜色与宽度。
3. 等厚干涉的应用3.1 表面形貌测量等厚干涉可用于表面形貌测量，通过观察干涉图案的等厚等相位线变化，可以推断出被测表面的形状和曲率。
这被广泛应用于光学元件的制造、光学仪器的校准以及微小器件的表面测量。
3.2 涂层薄膜分析等厚干涉也可以用于涂层薄膜的分析。
由于不同材料的折射率不同，涂层的厚度会导致光线的相位差，从而形成干涉图案。
通过观察和分析这些干涉图案，可以测量涂层薄膜的厚度、折射率和均匀性等参数。
3.3 正交偏光干涉等厚干涉可与正交偏光干涉相结合，用于材料的应力分析。
通过在光路中加入一个用于改变光线偏振方向的偏光片，可以观察到具有不同偏振方向的光线在材料中传播产生的干涉图案。
通过分析多组干涉图案，可以推断材料中的应力分布和应力状态。
3.4 光学显微镜等厚干涉技术在光学显微镜中得到了广泛应用。
基于等厚干涉的光学显微镜可以实现高分辨率的成像，对于材料的微观结构和表面形貌进行观察和分析。
在生物学、材料科学和纳米科技等领域中，该技术被广泛用于微观结构与性能的研究。
结论等厚干涉作为一种光学干涉现象，通过光线的相位差引起干涉图案的形成，具有等厚等相位线、颜色分布规律等特点。
其重要应用包括表面形貌测量、涂层薄膜分析、正交偏光干涉和光学显微镜等领域。
实验11 光的等厚干涉现象与应用
由此式可以看出，半径Ｒ与附加厚度无关，且有以下特点：
（1）Ｒ与环数差ｍ－ｎ有关。
（2）对于（）由几何关系可以证明，两同心圆直径平方差等于对应弦的平方差。因此，测量时无须确定环心位置，只要测出同心暗环对应的弦长即可。
本实验中，入射光波长已知（λ＝589.3 nm），只要测出（），就可求的透镜的曲率半径。
（明纹）
式中m为干涉条纹的级数，rm为第m级暗纹的半径，rm′为第m级亮纹的半径。
以上两式表明，当已知时，只要测出第m级亮环（或暗环）的半径，就可计算出透镜的曲率半径R；相反，当R已知时，即可算出。
观察牛顿环时将会发现，牛顿环中心不是一点，而是一个不甚清晰的暗或亮的圆斑。其原因是透镜和平玻璃板接触时，由于接触压力引起形变，使接触处为一圆面；又镜面上可能有微小灰尘等存在，从而引起附加的程差。这都会给测量带来较大的系统误差。
（２）测量牛顿环的直径
转动测微鼓轮使载物台移动，使主尺读数准线居主尺中央。旋转读数显微镜控制丝杆的螺旋，使叉丝的交点由暗斑中心向右移动，同时数出移过去的暗环环数（中心圆斑环序为0），当数到21环时，再反方向转动鼓轮（注意：使用读数显微镜时，为了避免引起螺距差，移测时必须向同一方向旋转，中途不可倒退，至于自右向左，还是自左向右测量都可以）。使竖直叉丝依次对准牛顿环右半部各条暗环，分别记下相应要测暗环的位置：X20、X19、X18、直到X10（下标为暗环环序）。当竖直叉丝移到环心另一侧后，继续测出左半部相应暗环的位置读数：由、直到。
四、实验内容
１．用牛顿环测量透镜的曲率半径 图11-4为牛顿环实验装置来自 （１）调节读数显微镜
先调节目镜到清楚地看到叉丝且分别与X、Y轴大致平行，然后将目镜固定紧。调节显微镜的镜筒使其下降（注意，应该从显微镜外面看，而不是从目镜中看）靠近牛顿环时，再自下而上缓慢地再上升，直到看清楚干涉条纹，且与叉丝无视差。
大学物理实验实验十六等厚干涉及应用
或薄纸片的厚度 d 为：
d=Nλ 2
（11）
由于 N 数目很大，为了简便，可先测出单位长度的暗条纹数 N0 ，再测出两玻璃板 交线处至金属丝或薄纸片的距离 L ，则
N = N0L
即得
d
=
N0L
λ 2
（12）
由（12）式可知，如果已知入射光波长 λ ，并测出 N0 和 L ，则可求出细金属丝直径或
薄片厚度。
图 1 牛顿环的干涉原理及干涉条纹
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因此产生两束具有一定光程差的相干光，当它们相遇后就产生干涉现象。由于空气膜厚
度相等处是以接触点为圆心的同心圆，即以接触点为圆心的同一圆周上各点的光程差相
等，故干涉条纹是一系列以接触点为圆心的明暗相间的同心圆，如图 1（b）所示。这种 干涉现象最早为牛顿所发现，故称为牛顿环。
六、注意事项
1.使用读数显微镜时，为避免引进螺距差，移测时必须向同一方向旋转，中途不可 倒退。
2.调节牛顿环厚度时，螺旋不可旋得过紧，以免接触压力过大引起透镜弹性形变。 3.实验完毕应将牛顿环仪上的三个螺旋松开，以免牛顿环变形。 4.在测量劈尖干涉条纹的间距L0时，纵丝每次应与明、暗条纹的交界线重合；测量
射光形成的条纹有何不同？
2．实验中为什么要测牛顿环直径，而不测其半径？ 3．在使用读数显微镜时，怎样判断是否消除了视差？使用时最主要的注意事项是 什么？ 4．实验中如果用凹透镜代替凸透镜，所得数据有何异同？ 5．如何用劈尖干涉检验光学平面的表面质量？
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δ
=
2hk
+
λ 2
=
⎧ ⎪ ⎨ ⎪⎩(2k
kλ + 1) λ
2
k = 1, 2,3,L（明纹） k = 0,1, 2, 3,L（暗纹） (9)
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。