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。
等厚干涉实验报告
等厚干涉实验报告一、实验目的1、观察等厚干涉现象，加深对光的波动性的理解。
2、掌握用牛顿环测量平凸透镜曲率半径的方法。
3、学会使用读数显微镜。
二、实验原理1、等厚干涉当一束平行光垂直照射到薄膜上时，从薄膜上下表面反射的两束光将会发生干涉。
在薄膜厚度相同的地方，两束反射光的光程差相同，从而形成明暗相间的干涉条纹。
这种干涉称为等厚干涉。
2、牛顿环将一块曲率半径较大的平凸透镜放在一块平面玻璃上，在透镜的凸面和玻璃的平面之间形成一个空气薄膜。
当平行光垂直照射时，在空气薄膜的上表面和下表面反射的光将发生干涉，形成以接触点为中心的一系列明暗相间的同心圆环，称为牛顿环。
3、牛顿环半径与曲率半径的关系设透镜的曲率半径为＄R$，形成第＄k$ 个暗环时，对应的空气薄膜厚度为＄e_k$。
根据几何关系，有：＼e_k ＝＼sqrt{R^2 （r_k)＾2} R＼由于＄r_k^2 ＝ kR\lambda$ （其中＄＼lambda$ 为入射光波长），所以可得：＼R ＝＼frac{r_k^2}｛k\lambda}＼通过测量暗环的半径＄r_k$，就可以计算出透镜的曲率半径＄R$。
三、实验仪器读数显微镜、钠光灯、牛顿环装置。
四、实验步骤1、调整仪器（1）将牛顿环装置放在显微镜的载物台上，调节显微镜的目镜，使十字叉丝清晰。
（2）调节显微镜的物镜，使其接近牛顿环装置，然后缓慢上升物镜，直到看清牛顿环的图像。
（3）调节钠光灯的位置和角度，使入射光垂直照射到牛顿环装置上。
2、测量牛顿环的直径（1）转动显微镜的测微鼓轮，使十字叉丝的交点移到牛顿环的中心。
（2）然后从中心向外移动叉丝，依次测量第＄10$ 到第＄20$ 个暗环的直径。
测量时，叉丝的交点应与暗环的边缘相切。
（3）每一个暗环的直径测量多次，取平均值。
3、数据处理（1）将测量得到的数据填入表格中，计算出每个暗环的半径。
（2）根据公式＄R ＝＼frac{r_k^2}｛k\lambda}＄，计算出透镜的曲率半径＄R$。
等厚干涉原理与应用实验报告
等厚干涉原理与应用实验报告一、引言。
朋友们！今天我要和你们分享一个超有趣的实验——等厚干涉！这玩意儿可神奇啦，让我们一起走进这个奇妙的光学世界吧！二、实验目的。
咱做这个实验呢，主要就是想搞清楚等厚干涉是咋回事，还有就是学会用它来测量一些东西。
比如说，测量薄片的厚度或者表面的平整度啥的。
通过这个实验，也能让咱的动手能力和观察能力更上一层楼哟！三、实验原理。
等厚干涉这东西，说起来其实也不难理解。
想象一下，有一束光打在一个有厚度变化的透明薄片上，比如一个楔形的玻璃片。
由于光在不同厚度的地方走的路程不一样，就会产生干涉现象。
就好像两拨小朋友走路，有的走得快，有的走得慢，最后就会出现有的地方人多，有的地方人少的情况。
牛顿环就是等厚干涉的一个典型例子。
当一个平凸透镜放在一个平面玻璃上时，它们之间形成的空气薄膜的厚度就会从中心向外逐渐变化。
这时候用单色光照射，就能看到一圈一圈明暗相间的圆环，那可漂亮啦！四、实验仪器。
这次实验用到的家伙什儿有：读数显微镜、钠光灯、牛顿环装置、劈尖装置。
先说这个读数显微镜，它就像是我们的超级眼睛，能让我们看清那些微小的细节。
钠光灯呢，给我们提供了稳定的单色光，让干涉现象更明显。
牛顿环装置和劈尖装置就是产生等厚干涉的“魔法盒子”啦。
五、实验步骤。
1. 调整仪器。
首先得把钠光灯、牛顿环装置和读数显微镜摆好位置，让光能够顺利照到牛顿环上，然后通过调节显微镜的目镜和物镜，让我们能清楚地看到图像。
这一步可需要点耐心，就像给眼睛戴眼镜，得调到最合适的度数才能看得清楚。
2. 测量牛顿环的直径。
找到牛顿环的中心，然后从中心向外数，分别测量第 10、15、20 圈的直径。
测量的时候要小心，眼睛盯着显微镜，手慢慢地转动鼓轮，可别一下子转太多，不然就错过了。
3. 测量劈尖的厚度。
把劈尖装置放到显微镜下，同样要调整好焦距。
然后测量劈尖上几个条纹之间的距离，再根据公式算出劈尖的厚度。
六、数据处理与分析。
测量完数据可不算完，还得好好处理和分析一下。
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：光的干涉现象是光学中的重要现象之一。
光的等厚干涉实验是一种可以直观观察光的干涉现象的实验方法。
本文将介绍光的等厚干涉实验的原理、实验装置和实验结果，并进行一定的分析和讨论。
一、实验原理光的等厚干涉是指光线在等厚物体上发生干涉现象。
当光线垂直射入等厚物体表面时，经过反射和折射后，光线在物体内部形成一系列等厚线。
当两束光线相遇时，由于光的波动性质，会发生干涉现象。
光的等厚干涉实验利用这一现象，通过观察干涉条纹的变化来研究光的干涉特性。
二、实验装置本次实验所使用的实验装置如下：1. 光源：使用一束单色光源，如红光或绿光。
2. 平行平板：选择一块平行平板作为等厚物体，保证其两个表面平行。
3. 凸透镜：将凸透镜放置在平行平板的一侧，使光线通过凸透镜后再射入平行平板。
4. 探测器：使用光电探测器或人眼观察干涉现象。
三、实验步骤1. 将光源放置在适当位置，使光线垂直射入平行平板的一侧。
2. 调整平行平板的位置，使光线通过平行平板后射入凸透镜。
3. 观察凸透镜的另一侧，通过光电探测器或人眼观察干涉现象。
4. 改变平行平板的厚度或光源的位置，观察干涉条纹的变化。
四、实验结果在实验中，我们观察到了一系列干涉条纹。
当平行平板的厚度相等时，干涉条纹呈现出明暗相间的条纹，这是由于光的干涉所导致的。
当平行平板的厚度不等时，干涉条纹的间距和亮暗程度会发生变化。
通过改变光源的位置或平行平板的厚度，我们可以观察到不同的干涉现象。
五、实验分析通过对实验结果的观察和分析，我们可以得出以下结论：1. 光的等厚干涉是一种光的干涉现象，它是由光线在等厚物体上的反射和折射所导致的。
2. 干涉条纹的间距和亮暗程度与平行平板的厚度有关，厚度越大，干涉条纹间距越大。
3. 改变光源的位置或平行平板的厚度可以改变干涉条纹的形态，这可以用来研究光的干涉特性。
六、实验应用光的等厚干涉实验在科学研究和工程应用中具有重要的意义。
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[参考]
![光的等厚干涉 实验报告[参考]](https://img.taocdn.com/s3/m/cc9d28d0534de518964bcf84b9d528ea81c72f28.png)
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。
等厚干涉及其应用实验报告
等厚干涉及其应用实验报告嘿，大家好！今天咱们聊聊等厚干，听起来是不是有点高大上，其实呢，它就是一种在材料科学里特别好用的小工具。
等厚干这东西，简单来说就是把材料做得均匀厚度，然后进行各种测试，看看它的性能到底咋样。
你说，这和咱们日常生活有什么关系呢？其实关系可大了！就像咱们吃的蛋糕，切得均匀了，才能每块都好吃嘛！如果你吃到一块特别厚的，那简直就是悲剧。
咱们的实验就是围绕这个“等厚”来展开的。
我们准备了一些样品，材料各不相同，有金属，有塑料，还有那些神秘的合金，简直是五花八门。
然后就开始了我们的大显身手。
为了确保厚度均匀，我们用上了各种仪器，测量得跟精细的厨师做蛋糕一样。
哎呀，那感觉真是紧张兮兮的，生怕一不小心就搞错了。
就像玩游戏打boss一样，稍微出错就得重来。
实验的过程中，我们有个小伙子，叫小明。
他特热衷于用一些生动的比喻来形容这些材料。
小明说，这金属就像个硬汉，强壮得不得了，而塑料就像个柔情似水的姑娘，虽然轻巧但很容易变形。
哈哈，大家都乐了，这比喻真形象！小明每次发言都能把大家逗笑，轻松的氛围让实验也变得更顺利了。
接下来的步骤就是对这些样品进行一系列的测试，看看它们的耐压、耐温和抗腐蚀能力。
我们一边测试，一边讨论，现场气氛那叫一个火热。
测试的时候，有个同学把样品弄掉了，砸到了桌子上，发出“咣当”的一声。
大家瞬间都停下来了，心想这下完了，材料肯定要报废。
结果一看，居然没事，真是个意外之喜，大家都松了一口气。
等我们把所有数据都收集齐后，开始分析结果。
这时候，才真是见证了团队的力量。
每个人都在各自的领域里发挥着作用，像一台高效的机器，转起来就停不下来。
我们用各种图表、公式把数据整合在一起，像拼图一样，慢慢拼出一个个有趣的发现。
最有意思的是，有些材料的表现出乎意料，真是让人大开眼界。
我们总结了一下这次实验的收获。
不仅学到了等厚干的应用，也意识到团队合作的重要性。
就像打麻将，四个人齐心协力，才能赢得漂亮。
(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 k2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：2kk2d k22(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。
等厚干涉_实验报告
一、实验目的1. 观察和分析等厚干涉现象；2. 学习利用干涉现象测量平凸透镜的曲率半径；3. 掌握读数显微镜的使用方法。
二、实验原理等厚干涉是薄膜干涉的一种，当薄膜层的上下表面有一很小的倾角时，从光源发出的光经上下表面反射后在上表面附近相遇时产生干涉，并且厚度相同的地方形成同一干涉条纹，这种干涉就叫等厚干涉。
牛顿环是等厚干涉的一个最典型的例子，其原理如下：牛顿环装置由一块曲率半径较大的平凸透镜放在一块光学玻璃平板上构成。
平凸透镜的凸面与玻璃平板之间的空气层厚度从中心到边缘逐渐增加。
当平行单色光垂直照射到牛顿环上时，经空气层上、下表面反射的两光束存在光程差，它们在平凸透镜的凸面相遇后，将发生干涉。
从透镜上看到的干涉花样是以玻璃接触点为中心的一系列明暗相间的圆环，称为牛顿环。
根据干涉原理，当空气层厚度为d时，两束相干光的光程差为ΔL = 2nd +(λ/2)，其中n为空气折射率，λ为入射光的波长。
当ΔL为整数倍的波长时，产生明环；当ΔL为奇数倍的半波长时，产生暗环。
根据牛顿环的干涉条件，可以推导出牛顿环的半径与平凸透镜的曲率半径R之间的关系。
三、实验仪器与器材1. 牛顿环仪2. 读数显微镜3. 钠光灯4. 秒表5. 记录本四、实验步骤1. 将牛顿环仪放置在平稳的工作台上，调整读数显微镜使其对准牛顿环仪的中心。
2. 打开钠光灯，调整其亮度，使光线垂直照射到牛顿环仪上。
3. 观察牛顿环现象，记录明暗环的位置和数量。
4. 使用读数显微镜测量明暗环的半径，记录数据。
5. 重复实验步骤，取平均值。
五、数据处理1. 根据实验数据，计算明环和暗环的半径。
2. 根据牛顿环的干涉条件，推导出平凸透镜的曲率半径R的表达式。
3. 代入实验数据，计算平凸透镜的曲率半径R。
六、实验结果与分析1. 实验过程中观察到牛顿环现象，明暗环以接触点为中心，内疏外密。
2. 通过测量明暗环的半径，计算出平凸透镜的曲率半径R。
3. 实验结果与理论计算值基本一致，说明实验方法可靠。
等厚干涉的应用实验报告
xx年xx月xx日
• 实验目的 • 实验原理 • 实验步骤 • 实验结果与讨论 • 等厚干涉的应用 • 结论与展望
目录
01
实验目的
理解等厚干涉原理
掌握等厚干涉现象的基本原理，了解 光的波动性和干涉现象在光学领域的 应用。
理解等厚干涉产生的条件和原理，包 括薄膜的厚度、光波长等因素对干涉 条纹的影响。
02
实验原理
等厚干涉现象
等厚干涉是指两束光波在空间相遇时，由于光程差的存在，使得光波在空间某些区域发生相长或相消 的现象。
在实验中，通过调整光束的入射角和折射角，可以观察到等厚干涉现象。
干涉条件
相干光源
01
为了产生干涉现象，需要两束或多束相干光波。相干光波是指
具有相同频率、相位和振动方向的光波。
总结词
利用等厚干涉现象，可以检测光学表面的质量，如平面、球面和柱面等。
详细描述
当光线在光学表面发生反射或折射时，如果表面存在微小的起伏，就会导致光程差的变化，从而产生等厚干涉现 象。通过观察干涉条纹的形状和分布，可以判断光学表面的质量，如表面是否平整、有无划痕、有无气泡等。
薄膜厚度测量
总结词
利用等厚干涉现象，可以精确测量薄膜的厚
数据记录与分析
数据进行处理和分析，计算 干涉条纹的间距和对比度。
根据干涉条纹的分布和变化， 分析待测样品的折射率或厚度 变化。
将实验结果与理论预测进行比 较，评估实验误差和精度。
04
实验结果与讨论
实验结果展示
实验数据记录
在实验过程中，我们记录了不同 条件下干涉条纹的变化情况，包 括光源波长、光束角度、薄膜厚 度等参数。
等。
06
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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。
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rk2ek?（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?DnR? （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?nL4．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：ucRS22ucmn2Dm?Dn?R()?()?()222?m?nDm?Dnuc?2λ=589.3nm，ucλ=0.3nm，ucmn=0.1，Dm2-Dn2只计算A类不确定度。
R?R?ucR?88.4±0.6cm③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___________________________________________________ ___________________________________________________ ___________________________________________________ ___________________________________________________ ___________________________________________________2、实验原理___________________________________________________ ___________________________________________________ ______________________________________________________________________________________________________ ___________________________________________________ ___________________________________________________ ___________________________________________________ ____________________________________________________________________ _________________________________________________ ___________________________________________________ ___________________________________________________ ___________________________________________________ ___________________________________________________ ___________________________________________________ ___________________________________________________ ______________________________________________________________________ ___________________________________________________ ___________________________________________________ ___________________________________________________ ___________________________________________________ ______________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________________ ___________________________________________________ ___________________________________________________ ___________________________________________________ ___________________________________________________ ___________________________________________________ ___________________________________________________ ___________________________________________________ ____________________________________________________________________ ___________________________________________________ ___________________________________________________ ___________________________________________________ ___________________________________________________ ___________________________________________________ _______________________________________________________________________________________________________________________ ___________________________________________________ ___________________________________________________ ___________________________________________________ ___________________________________________________ ___________________________________________________ ___________________________________________________ ___________________________________________________ ____________________________________________________________________ ___________________________________________________ ___________________________________________________ ___________________________________________________ ___________________________________________________4、试验内容与步骤___________________________________________________ ___________________________________________________ ______________________________________________________________________________________________________ ___________________________________________________ ___________________________________________________ ___________________________________________________ ____________________________________________________________________ ___________________________________________________ ___________________________________________________ ___________________________________________________ ___________________________________________________ ___________________________________________________ ___________________________________________________ ___________________________________________________ ____________________________________________________________________ ___________________________________________________ ___________________________________________________ ___________________________________________________ ___________________________________________________ ___________________________________________________ _______________________________________________________________________________________________________________________ ___________________________________________________ ___________________________________________________ ___________________________________________________ ___________________________________________________ ___________________________________________________ ___________________________________________________ ___________________________________________________ _________________5、数据记录R?_______?________六思考题1。