牛顿环等厚干涉标准实验报告中学实验_-中学实验.pdf

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1、实 验 报 告 学生姓名：学 号：指导教师：实验地点：实验时间：一、实验室名称：二、实验项目名称：牛顿环测曲面半径和劈尖干涉 三、实验学时：四、实验原理：1、等厚干涉 如图 1 所示，在 C 点产生干涉，光线 11 和 22 的光程差为=2d+/2 式中/2 是因为光由光疏媒质入射到光密媒质上反射时，有一相位突变引起的附加光程差。当光程差 =2d+/2=(2k+1)/2,即 d=k/2 时 产生暗条纹;当光程差 =2d+/2=2k/2,即 d=(k1/2)/2 时 产生明条纹;因此,在空气薄膜厚度相同处产生同一级的干涉条纹,叫等厚干涉条纹。2、用牛顿环测透镜的曲率半径 将一个曲率半径较大的平凸

2、透镜的凸面置于一块光学平板玻璃上则可组成牛顿环装置。如图 2 所示。这两束反射光在 AOB表面上的某一点 E S d 1 2 1 2 图1 C 相遇，从而产生 E点的干涉。由于 AOB 表面是球面，所产生的条纹是明暗相间 的圆环，所以称为牛顿环，如图 3 所示。牛顿环 图 图 4 3、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级干涉暗条纹对应的薄膜厚度为d=k/2 k=0 时，d=0,即在两玻璃板接触处为零级暗条纹；若在薄纸处呈现 k=N 级条纹，则薄纸片厚度为 d=N/2 若劈尖总长为，再测出相邻两条纹之间的距离为x,则暗条纹总

3、数为x，即 d=L/2 x。五、实验目的：深入理解光的等厚干涉及其应用，学会使用移测显微镜。六、实验内容：、用牛顿环测透镜的曲率半径 、用劈尖干涉法测薄纸片的厚度 七、实验器材（设备、元器件）：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A B E O C r R 图 L d 实验学时四实验原理等厚干涉如图所示在点产生干涉光线和的光程差为式中是因为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的附加光程差当光程差即时产生暗条纹当光程差即时产生明条纹因此在空气薄膜厚度相同处一块光学平板玻璃上则可组成牛顿环装置如图所示这两束反射光在表面上的某一点相遇从而产生点的干涉由于表面是球

4、面所产生的条纹是明暗相间的圆环所以称为牛顿环如图所示牛顿环图劈尖干涉图图将两块光学平玻璃重叠在一起触处为零级暗条纹若在薄纸处呈现级条纹则薄纸片厚度为若劈尖总长为再测出相邻两条纹之间的距离为则暗条纹总数为即五实验目的深入理解光的等厚干涉及其应用学会使用移测显微镜六实验内容用牛顿环测透镜的曲率半径用劈尖源。八、实验步骤：1用牛顿环测透镜的曲率半径（1）在日光下，用手轻调牛顿环仪上的三个螺钉，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，容易移动，无法准确进行测量）。此时用肉眼可以看到很小的彩色牛顿环。（2）接通钠光灯电源，将牛顿环仪放在移测显微镜的载物台上，仔细

5、调节移测显微镜，当出现清晰的牛顿环后，应左右移动镜筒，以便在读数范围内的牛顿环都清晰可测。（3）首先找到牛顿环的中心环，然后由中心环开始向一侧移动显微镜，同时数出叉丝扫过的环数达到某一环（如第 25 环）后，再回转数环（5 环以上，以便消除空转误差），此时即可开始测量，将显微镜沿一个方向移动，测出所有需测数据并记录.2用劈尖干涉法测薄片的厚度（1）检查平行平面玻璃板上是否有灰尘、指纹，必要时可以用擦镜纸擦干净。（2）把一侧夹有待测薄片或细丝的两块玻璃板放在移测显微镜的载物台上，调整显微镜，使视场中出现一系列清晰的明暗直条纹。读数时要保证整个劈尖位于显微镜移测范围之内。（3）首先测出劈尖长 L，

6、然后测量 20 个暗条纹的间距，最后计算出 即可由式 d=L/2 x 算出被测量。实验学时四实验原理等厚干涉如图所示在点产生干涉光线和的光程差为式中是因为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的附加光程差当光程差即时产生暗条纹当光程差即时产生明条纹因此在空气薄膜厚度相同处一块光学平板玻璃上则可组成牛顿环装置如图所示这两束反射光在表面上的某一点相遇从而产生点的干涉由于表面是球面所产生的条纹是明暗相间的圆环所以称为牛顿环如图所示牛顿环图劈尖干涉图图将两块光学平玻璃重叠在一起触处为零级暗条纹若在薄纸处呈现级条纹则薄纸片厚度为若劈尖总长为再测出相邻两条纹之间的距离为则暗条纹总数为即五实验目

7、的深入理解光的等厚干涉及其应用学会使用移测显微镜六实验内容用牛顿环测透镜的曲率半径用劈尖九、实验数据及结果分析：1数据记录表格 牛顿环编号 N003 环的级数 m 20 19 18 17 16 平 均 环的位置（mm）左 右 环的直径（mm）mD 环的级数 n 10 9 8 7 6 环的位置（mm）左 右 环的直径（mm）nD 22)(mmDm 22)(mmDn 222)(mmDDnm )(422nmDDRnm=.10-6/4 1059010-9=(m)15(5)(222222)(22nminmDDDDDDSnm=0.065mm2 3)(22nmDDu=0.003 mm2 2)(2)()(22

8、2222nmnmnmDDDDDDuS=0.260 mm2)(4)(22nmnmDDR=0.011 mm2 RRR=（）m 2 劈尖干涉 实验学时四实验原理等厚干涉如图所示在点产生干涉光线和的光程差为式中是因为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的附加光程差当光程差即时产生暗条纹当光程差即时产生明条纹因此在空气薄膜厚度相同处一块光学平板玻璃上则可组成牛顿环装置如图所示这两束反射光在表面上的某一点相遇从而产生点的干涉由于表面是球面所产生的条纹是明暗相间的圆环所以称为牛顿环如图所示牛顿环图劈尖干涉图图将两块光学平玻璃重叠在一起触处为零级暗条纹若在薄纸处呈现级条纹则薄纸片厚度为若劈尖总长

9、为再测出相邻两条纹之间的距离为则暗条纹总数为即五实验目的深入理解光的等厚干涉及其应用学会使用移测显微镜六实验内容用牛顿环测透镜的曲率半径用劈尖数据记录 被测量 测量次数 0 x（mm）ix（mm）nix（mm）Lx（mm）1 2 3 平均值|1iinxxL=|0 xxLL=LLndn2=10-5(m)mmddd)(=10-5 m 十、实验结论：光的干涉在科研、生产和生活中有着广泛应用，如用来检查光学元件表面的光洁度和平整度，用来测量透镜的曲率半径和光波波长，用来测量微小厚度和微小角度等等。通过本实验可以深刻地理解等厚干沙现象及其应用。十一、总结及心得体会：为了避免螺旋空程引入的误差，在整个测量

10、过程中，鼓轮只能沿一个方向转动，稍有反转，全部数据应作废。读数时应尽量使竖直叉丝对准干涉条纹的中心，尽量测量远离中心的圆环，因为在接触处玻璃的弹性形变,将使中心附近的圆环发生移位。由于计算及时只需知道环数差，因此，哪一条暗环作为第一环可以任意选择，一旦选定，在整个测量过程中就不能再改变。实验学时四实验原理等厚干涉如图所示在点产生干涉光线和的光程差为式中是因为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的附加光程差当光程差即时产生暗条纹当光程差即时产生明条纹因此在空气薄膜厚度相同处一块光学平板玻璃上则可组成牛顿环装置如图所示这两束反射光在表面上的某一点相遇从而产生点的干涉由于表面是球面所产

11、生的条纹是明暗相间的圆环所以称为牛顿环如图所示牛顿环图劈尖干涉图图将两块光学平玻璃重叠在一起触处为零级暗条纹若在薄纸处呈现级条纹则薄纸片厚度为若劈尖总长为再测出相邻两条纹之间的距离为则暗条纹总数为即五实验目的深入理解光的等厚干涉及其应用学会使用移测显微镜六实验内容用牛顿环测透镜的曲率半径用劈尖十二、对本实验过程及方法、手段的改进建议：为了在实验中能清晰地看到牛顿环，建议使用高清晰度的移测显微镜。实验学时四实验原理等厚干涉如图所示在点产生干涉光线和的光程差为式中是因为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的附加光程差当光程差即时产生暗条纹当光程差即时产生明条纹因此在空气薄膜厚度相同处一块光学平板玻璃上则可组成牛顿环装置如图所示这两束反射光在表面上的某一点相遇从而产生点的干涉由于表面是球面所产生的条纹是明暗相间的圆环所以称为牛顿环如图所示牛顿环图劈尖干涉图图将两块光学平玻璃重叠在一起触处为零级暗条纹若在薄纸处呈现级条纹则薄纸片厚度为若劈尖总长为再测出相邻两条纹之间的距离为则暗条纹总数为即五实验目的深入理解光的等厚干涉及其应用学会使用移测显微镜六实验内容用牛顿环测透镜的曲率半径用劈尖