等厚干涉牛顿环实验报告
等厚干涉牛顿环实验报告
等厚干涉牛顿环实验报告实验目的本实验旨在通过等厚干涉牛顿环实验，研究光的干涉现象，探究光的波动性质，进一步了解光的干涉现象与波动性质之间的关联。
实验器材•等厚干涉装置•准直器•白光源•直尺•镜筒•透明薄片•电源实验原理等厚干涉是基于两个波面相干的干涉现象。
在干涉装置中，光线从白光源发出，经过准直器透射后，经过与透明薄片平行的厚度并适当变化的光程差，然后经过反射后再经过透明薄片，光线再次进入到同一介质中，产生干涉现象。
根据干涉的现象可以得到一系列的暗纹和亮纹分布，这些亮暗纹的分布情况可以用来推测透明薄片的厚度。
实验步骤1.将准直器垂直于白光源，并将白光源打开。
2.将直尺放置在光路上，并将反射光镜筒放置在直尺两端。
3.将透明薄片放入反射光镜筒中，并将其固定。
4.在反射光镜筒上移动镜筒，直到观察到明亮的干涉圆环。
5.测量明亮的干涉圆环的半径，重复多次测量，取平均值。
实验结果根据测量得到的明亮干涉圆环的半径，利用以下公式可以计算出透明薄片的厚度：$$ \\Delta T = \\frac{r^2}{2 \\cdot \\lambda} $$其中，$\\Delta T$为透明薄片的厚度，r为明亮干涉圆环的半径，$\\lambda$为光的波长。
结论通过等厚干涉牛顿环实验，我们成功观察到了明亮的干涉圆环，并通过测量计算出透明薄片的厚度。
这说明光的波动性质与干涉现象是相关的，根据干涉现象和波动性质，可以测量出透明薄片的相关参数。
实验结果与理论计算结果相符，实验目的达到。
这一实验对于理解光的波动性质以及干涉现象具有一定的教育意义和科学研究价值。
参考文献•余清祥，王敏. 《波动光学与实验教程》. 科学出版社，2008年。
进一步探究1.可以尝试改变白光源的波长，观察明暗干涉圆环的变化情况。
2.可以尝试使用不同厚度的透明薄片，观察明暗干涉圆环的变化情况，进一步验证透明薄片厚度与干涉圆环的关系。
3.可以尝试使用其他干涉装置进行比较，比如菲涅尔双棱镜干涉仪，观察干涉现象的差异。
等厚干涉牛顿环实验报告
等厚干涉牛顿环实验报告一、实验目的通过等厚干涉牛顿环实验，掌握液体光程差测量法的原理、方法与技巧，加深对干涉现象的理解。
二、实验原理1、干涉现象：两个波长相等的光波相交时，在相交区域内会出现明暗相间的干涉条纹现象，称为干涉现象。
2、等厚干涉：同一透明介质中，光线经过的路程相等，产生干涉现象。
3、牛顿环：在凸透镜和平板玻璃之间加液体，在两个平面之间形成空气薄膜，形成明暗相间的干涉条纹，称为牛顿环。
4、液体光程差公式：若液体高为h，半径为r，曲率半径为R，n为液体的折射率，则光程差为：Δ=h*(1-n^2/(1+(r/R)^2))三、实验器材牛顿环装置、数字显微镜、压电陶瓷调节器、钠光灯、凸透镜、平板玻璃、液体（水或甘油）。
四、实验步骤1、将牛顿环装置放平，并在顶上固定凸透镜。
2、在凸透镜上滴入液体，注意液体应该均匀，将平板玻璃慢慢放在液体上并压紧，调整液体高度和厚度，待牛顿环稳定后，进行观察。
3、使用数字显微镜，在环的中央测量各环的直径，注意要取多组数据。
4、根据公式计算出各环的半径，计算出液体的折射率。
5、重复以上步骤，取不同液体，比较其折射率。
五、实验注意事项1、注意平板玻璃和凸透镜的清洁，避免出现指纹、灰尘等污染物，影响实验结果。
2、滴液时注意液滴均匀，避免产生空气袋。
3、测量时注意数字显微镜的读数准确。
4、实验过程中要小心，避免出现液体溅出等安全问题。
六、实验结果和分析根据实验数据，可以通过公式计算液体的折射率，将各组数据进行平均值计算，得到不同液体的结果，比较其误差，进一步分析液体的特性和品质。
七、实验总结通过等厚干涉牛顿环实验，掌握了液体光程差测量法的原理、方法与技巧，加深了对干涉现象的理解。
同时，也提高了实验能力和思维能力，为今后科研实践打下了基础。
牛顿环演示实验报告
一、实验目的1. 观察和分析牛顿环等厚干涉现象；2. 学习利用牛顿环干涉现象测量透镜的曲率半径；3. 理解光程差与干涉条纹之间的关系。
二、实验原理牛顿环是一种等厚干涉现象，当一块平凸透镜的凸面与平板玻璃接触时，在两表面之间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、下表面反射的光束发生干涉，形成以接触点为中心的一系列明暗相间的圆环。
根据干涉条件，明环和暗环的位置与空气膜的厚度有关，从而可以计算出透镜的曲率半径。
实验原理公式如下：对于明环：2d = mλ + λ/2对于暗环：2d = mλ - λ/2其中，d为空气膜厚度，m为干涉级数，λ为入射光波长。
三、实验仪器1. 牛顿环装置：由一块平面玻璃和一块平凸透镜组成；2. 钠光灯：提供单色光；3. 读数显微镜：用于测量干涉条纹间距；4. 移动平台：用于调节透镜与平板玻璃之间的距离。
四、实验步骤1. 将牛顿环装置放置在实验台上，调整钠光灯，使其光线垂直照射到牛顿环上；2. 将读数显微镜对准牛顿环，调节显微镜的焦距，使干涉条纹清晰可见；3. 调节移动平台，使透镜与平板玻璃之间的距离逐渐增大，观察干涉条纹的变化；4. 记录明环和暗环的间距，根据实验原理公式计算空气膜厚度；5. 改变透镜的曲率半径，重复实验步骤，比较不同曲率半径下的实验结果。
五、实验结果与分析1. 观察到随着透镜与平板玻璃之间距离的增大，干涉条纹间距逐渐增大，说明空气膜厚度逐渐增加；2. 通过计算，得到不同干涉级数的空气膜厚度，进一步计算出透镜的曲率半径；3. 对比不同曲率半径下的实验结果，发现实验结果与理论值基本一致。
六、实验结论1. 牛顿环是一种典型的等厚干涉现象，通过观察和分析牛顿环，可以加深对等厚干涉的理解；2. 利用牛顿环干涉现象可以测量透镜的曲率半径，实验结果与理论值基本一致，说明实验方法可靠；3. 通过本实验，掌握了读数显微镜的使用方法，提高了实验操作技能。
2023年牛顿环等厚干涉标准实验报告
实验报告学生姓名: 学号: 指导教师:试验地点: 试验时间:一、试验室名称:二、试验项目名称: 牛顿环测曲面半径和劈尖干涉三、试验课时:四、试验原理:1.等厚干涉如图1所示, 在C点产生干涉, 光线11`和22`旳光程差为△=2d+λ/2式中λ/2是由于光由光疏媒质入射到光密媒质上反射时, 有一相位突变引起旳附加光程差。
当光程差△=2d+λ/2=(2k+1)λ/2,即d=k λ/2时产生暗条纹;当光程差△=2d+λ/2=2kλ/2,即d=(k－1/2)λ/2时产生明条纹;因此,在空气薄膜厚度相似处产生同一级旳干涉条纹,叫等厚干涉条纹。
2.用牛顿环测透镜旳曲率半径将一种曲率半径较大旳平凸透镜旳凸面置于一块光学平板玻璃上则可构成牛顿环装置。
如图2所示。
这两束反射光在AOB 表面上旳某一点E相遇, 从而产生E 点旳干涉。
由于AOB 表面是球面, 所产生旳条纹是明暗相间 旳圆环, 因此称为牛顿环, 如图3所示。
图３图43.劈尖干涉将两块光学平玻璃重叠在一起, 在一端插入一薄纸片, 则在两玻璃板间形成一空气劈尖, 如图4所示。
K 级干涉暗条纹对应旳薄膜厚度为d=k λ/2 k=0时, d=0, 即在两玻璃板接触处为零级暗条纹；若在薄纸处展现k=N 级条纹, 则薄纸片厚度为 d ’=N λ/2若劈尖总长为Ｌ, 再测出相邻两条纹之间旳距离为△x,则暗条纹总数为Ｎ＝Ｌ／△x, 即 d ’=L λ/2 △x 。
五、试验目旳:深入理解光旳等厚干波及其应用, 学会使用移测显微镜。
六、试验内容:１、用牛顿环测透镜旳曲率半径 ２、用劈尖干涉法测薄纸片旳厚度 七、试验器材（设备、元器件）:Ld牛顿环装置, 移测显微镜, 两块光学平玻璃板, 薄纸片, 钠光灯及电源。
八、试验环节:1. 用牛顿环测透镜旳曲率半径（1）在日光下, 用手轻调牛顿环仪上旳三个螺钉, 使牛顿环位于其中心。
螺钉不要调得太紧（会压坏玻璃）, 也不要调得太松（牛顿环不稳定, 轻易移动, 无法精确进行测量）。
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牛顿环-等厚干涉标准实验报告一、实验目的1.通过观察和测量牛顿环的干涉图样，了解等厚干涉的原理和特点。
2.学会使用读数显微镜测量牛顿环的直径，并分析误差来源。
3.通过实验数据的处理，进一步掌握不确定度的概念和计算方法。
二、实验原理牛顿环是一个经典的等厚干涉实验，其实验原理如下：当一束平行光垂直照射在一个平凸透镜的平面上，经过透镜的折射后，形成一个会聚的光束。
当这个光束通过一个与之平行的平面玻璃片时，会在玻璃片的下表面反射，形成一个干涉图样。
这个干涉图样是由一系列同心圆环组成的，称为牛顿环。
牛顿环的形成是由于光在透镜和平面玻璃片的下表面反射时，发生了光的干涉。
由于透镜和平面玻璃片的下表面之间的距离是变化的，因此反射光的光程差也是变化的。
当光程差是某个特定值的整数倍时，就会出现干涉加强的现象，形成明亮的圆环。
而当光程差是半个波长的奇数倍时，就会出现干涉减弱的现象，形成暗环。
通过测量干涉图样的直径，可以计算出透镜和平面玻璃片之间的厚度差。
这是因为干涉图样的直径与厚度差之间存在一定的关系。
在本实验中，我们使用读数显微镜来测量牛顿环的直径。
三、实验步骤1.将平凸透镜和平面玻璃片清洗干净，并用纸巾擦干。
2.将平面玻璃片放在平凸透镜的平面上，并使它们之间保持紧密接触。
3.打开读数显微镜，将干涉图样调整到视野中央。
4.调节显微镜的焦距和光源的亮度，使干涉图样清晰可见。
5.使用读数显微镜测量干涉图样的直径，并记录数据。
在每个亮环和暗环的中心位置测量三次，取平均值作为测量结果。
6.重复以上步骤，测量多个干涉图样的直径。
7.根据测量结果计算透镜和平面玻璃片之间的厚度差，并分析误差来源。
四、实验结果与分析在本实验中，我们测量了多个牛顿环的直径，并根据测量结果计算了透镜和平面玻璃片之间的厚度差。
以下是我们测量和计算的数据：通过计算我们发现，厚度差与直径之间存在线性关系，即厚度差是直径的一半。
这是因为干涉图样的直径与厚度差之间存在正比关系。
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。
等厚干涉牛顿环实验报告
等厚干涉牛顿环实验报告干涉是光学中的一个重要现象，而等厚干涉是其中的一种特殊形式。
本次实验旨在通过观察牛顿环的形成过程，探究光的干涉现象，以及利用干涉条纹的特性来测量透明薄片的厚度。
实验仪器与原理。
本次实验使用的仪器主要有，透镜、白光源、平行玻璃片、目镜等。
实验原理主要是基于光的干涉现象，当平行玻璃片与透镜接触时，由于空气和玻璃之间存在一定的厚度差，光线在通过这一厚度差时会产生干涉现象，形成一系列明暗相间的环状条纹，即牛顿环。
实验步骤。
1. 将白光源置于透镜的一侧，使光线通过透镜后射到平行玻璃片上。
2. 调整透镜和平行玻璃片的位置，观察牛顿环的形成情况，并记录下明暗条纹的数量和分布情况。
3. 通过目镜观察牛顿环，利用目镜的微调装置来测量不同位置处的明暗条纹的直径。
4. 根据测得的明暗条纹的直径数据，计算出平行玻璃片的厚度。
实验结果与分析。
通过实验观察和数据测量，我们得到了一系列明暗相间的圆环条纹，并成功测量出了不同位置处的明暗条纹的直径。
根据所测得的数据，我们计算出了平行玻璃片的厚度为X微米。
结论。
通过本次实验，我们深入了解了等厚干涉的现象和特性，通过观察牛顿环的形成过程，成功测量了平行玻璃片的厚度。
实验结果与理论计算基本吻合，验证了等厚干涉的存在和实验方法的可行性。
总结。
本次实验通过观察牛顿环的形成过程，深入探究了光的干涉现象，以及利用干涉条纹来测量透明薄片的厚度。
同时也加深了我们对光学原理的理解，为今后的学习和科研工作打下了坚实的基础。
通过本次实验，我们不仅学到了理论知识，更加深了对光学现象的理解，同时也提高了实验操作的能力。
希望通过今后的实验学习，能够进一步探究光学领域的奥秘，为科学研究和技术应用做出更大的贡献。
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等厚干涉——牛顿环示范报告
【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； (3)学会使用读数显微镜测距。
【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，形成以接触点为圆心的明暗相间的环状干涉图样，称为牛顿环，其光路示意图如图。
如果已知入射光波长，并测得第k 级暗环的半径
k r ，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。
用直径
m D 、n D ，有
λ)(42
2n m D D R n
m --=
此为计算R 用的公式，它与附加厚光程差、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
m D 、n D 可以是弦长。
【实验仪器】
JCD3型读数显微镜，牛顿环，钠光灯，凸透镜(包括三爪式透镜夹和固定滑座)。
【实验内容】 1、调整测量装置
按光学实验常用仪器的读数显微镜使用说明进行调整。
调整时注意：
(1)调节450玻片，使显微镜视场中亮度最大，这时，基本上满足入射光垂直于透镜的要求(下部反光镜不要让反射光到上面去)。
(2)因反射光干涉条纹产生在空气薄膜的上表面，显微镜应对上表面调焦才能找到
清晰的干涉图像。
(3)调焦时，显微镜筒应自下而上缓慢地上升，直到看清楚干涉条纹时为止，往下移动显微镜筒时，眼睛一定要离开目镜侧视，防止镜筒压坏牛顿环。
(4)牛顿环三个压紧螺丝不能压得很紧，两个表面要用擦镜纸擦拭干净。
2、观察牛顿环的干涉图样
（1）调整牛顿环仪的三个调节螺丝，在自然光照射下能观察到牛顿环的干涉图样，并将干涉条纹的中心移到牛顿环仪的中心附近。
调节螺丝不能太紧，以免中心暗斑太大，甚至损坏牛顿环仪。
（2）把牛顿环仪置于显微镜的正下方，使单色光源与读数显微镜上45角的反射透明玻璃片等高，旋转反射透明玻璃，直至从目镜中能看到明亮均匀的光照。
（3）调节读数显微镜的目镜，使十字叉丝清晰；自下而上调节物镜直至观察到清晰的干涉图样。
移动牛顿环仪，使中心暗斑（或亮斑）位于视域中心，调节目镜系统，使叉丝横丝与读数显微镜的标尺平行，消除视差。
平移读数显微镜，观察待测的各环左右是否都在读数显微镜的读数范围之内。
3、测量牛顿环的直径
（1）选取要测量的m和n(各5环)，如取m为55，50，45，40，35，n为30，25，20，15，10。
（2）转动鼓轮。
先使镜筒向左移动，顺序数到55环，再向右转到50 环，使叉丝尽量对准干涉条纹的中心，记录读数。
然后继续转动测微鼓轮，使叉丝依次与45，40，35，30，25，20，15，10，环对准，顺次记下读数；再继续转动测微鼓轮，使叉丝依次与圆心右10，15，20，25，30，35，40，45，50，55环对准，也顺次记下各环的读数。
注意在一次测量过程中，测微鼓轮应沿一个方向旋转，中途不得反转，以免引起回程差。
4、算出各级牛顿环直径的平方值后，用逐差法处理所得数据，求出
直径平方差的平均值代入公式求出透镜的曲率半径，并算出误差。
．注意：
(1)近中心的圆环的宽度变化很大，不易测准，故从K=lO左右开始比较好；
(2)m-n应取大一些，如取m-n=25左右，每间隔5条读一个数。
(3)应从O数到最大一圈，再多数5圈后退回5圈，开始读第一个数据。
(4)因为暗纹容易对准，所以对准暗纹较合适。
，
(5)圈纹中心对准叉丝或刻度尺的中心，并且当测距显微镜移动时，叉丝或刻度尺的 某根线与圈纹相切(都切圈纹的右边或左边)。
【数据记录与处理】
凹透镜曲率半径测量数据
数据表取25m n -= mm 10893.54-⨯=λ，仪器误差： mm 855.1mm R 标＝ （1） 透镜曲率半径测量数据
数据表取25m n -= mm 10893.54-⨯=λ，仪器误差： mm 855.1mm R 标＝
环 数
L X
R X
m D
(mm)
环数
L X
R X
n
D
(mm)
2
2n
m D D - )mm (2
22
m n D D -2
()mm
()
R mm
m (mm)
(mm)
n (mm)
(mm)
55
30 ±
（2）确定平凸透镜凸面曲率半径的最佳值和不确定度
R
曲率半径的最佳值 22
m D R 4(m-n)n D λ
-＝＝7
51.519874.3425589310mm -=⨯⨯⨯ 令22
m n D D M -=
有
2
1
22222
()1
(51.13251.519)(52.79751.519)(50.98251.519)(51.66051.519)(51.02551.519)51
n
i
i M M
M S n =-=
--+-+-+-+--∑
=0.283mm
又因为 R M ∝ 所以有 R M S S ∝ M
R s s R M
=g 0.005mm ∆=仪 22 4.9 R R S mm ∆=
+∆=仪
（3）写出实验结果：)mm (R R R Δ±==(± mm
相对误差：100%R R R R E -=
⨯标标＝874.3855.1
100%855.1
⨯－＝% 【误差分析】
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。
另外要用肉眼去观察暗条纹，误差会较大。