光的干涉牛頓環(huán)

1、光的干涉頓環(huán)實驗目的】1、了解牛頓環(huán)等厚干涉的原理和觀察方法2、利用干涉方法測量平 /凸透鏡的曲率半徑3、掌握讀數(shù)顯微鏡的調(diào)節(jié)和使用4、學習用逐差法和圖解法處理數(shù)據(jù)，并比較兩種處理結(jié)果實驗原理】通常將同一光源發(fā)出的光分成兩束光，在空間經(jīng)過不同的路程后合在一起產(chǎn)生干涉。牛頓環(huán)是典型的等厚干涉現(xiàn)象牛頓環(huán)實驗裝置通常是由光學玻璃制成的一個平面和一個曲率半徑較大的球面組成，在兩個表面之間形成一劈尖狀空氣薄層。以凸面為例，當單色光垂直入射時，在透鏡表面相遇時就會發(fā)生干涉現(xiàn)象，空氣膜厚度相同的地方形成相同的干涉條紋，這種干涉稱作等厚干涉。在干涉條紋是以接觸點為中心的一系列明暗相間的同心圓環(huán)，稱牛頓環(huán)。牛頓

2、環(huán)的形成：由于透鏡表面 B 點處的反射光 1 和玻璃板表面 C 點的反射光 2 在 B 點出發(fā)生干涉，在該處產(chǎn)生等厚干涉條紋。按照波動理論，設形成牛頓環(huán)處空氣薄層厚度為d，兩束相干光的光程差為: =2d + 入 / 2 = k 入當適合下列條件時有 =2d + 入 / 2 = k 入1)（ K = 1， 2， 3， . 明環(huán)） =2d + 入 / 2 = （2k+1）入 /22)（ K = 1， 2， 3， . 暗環(huán)）式中入為入射光的波長，入/2是附加光程差，他是由于光在光密介質(zhì)面上反射時產(chǎn)生的半波損失而引起公式（2）表明，當 K=0時（零級），d=0,即平面玻璃和平凸透鏡接tf觸處的條紋為暗

3、紋。光程差 僅與d 有關，即厚度相同的地方干涉條紋相同。平凸透鏡曲率半徑的測量:由幾何關系，在B點可得：2 2 2 2 2r =R -（R -d ）=2Rd-d因為R>>d所以得上式表明d與r*成正比，說明離中心越遠，光程差增加越快，干涉條紋越來越密。由公式:（暗環(huán)）可知若測出第K級暗環(huán)的半徑尸J且單色光的波長已知時，就能算出球面的曲率半徑 R。但在實驗中由于機械壓力引起的形變以及球面上可能存在的微小塵埃，使得凸面和平面接觸處不可的值。能是一個理想的點，而是一個不很規(guī)則的圓斑，因此很難準確測出G比較簡單的方法是測量距中心較遠處的牛頓環(huán)直徑。以暗環(huán)為例，當測得較遠的第 K級和第K+M

4、級的暗環(huán)直徑耳 和0盼期時，由若已知入，則透鏡的曲率半徑R可用逐差法求得。也可由作圖法求透鏡的曲率半徑 R,上式表明 於與K為線性關系，作 D；K圖，則圖的斜率為4R入，若已知入則可求出凸透 鏡的曲率半徑R?！緦嶒瀮x器】讀數(shù)顯微鏡鈉光燈平凸透鏡和平面玻璃（或牛頓環(huán)裝置）M 反創(chuàng)比環(huán)恆址, -=一n 實驗步驟】將牛頓環(huán)置于讀數(shù)顯微鏡載物臺上。1） 顯微鏡觀察測量區(qū)域內(nèi)的干涉條紋準備: 把顯微鏡目鏡頭螺釘鎖緊 .牛頓環(huán)放置在物鏡下 , 使目鏡靠近身前 .對光： 接通鈉光燈電路（鈉光波長 =589.3nm） ，待鈉光燈正常發(fā)光 后，調(diào)整光 路，使鈉光垂直投射到牛頓環(huán)裝置上 ,移動顯微鏡 左右方位 ,

5、從目鏡中看到視場被黃 光均勻照亮調(diào)節(jié)目鏡頭看清儀器 : 使圖像最清晰調(diào)節(jié)目鏡頭看清儀器 : 使圖像最清晰均勻照亮顯微鏡調(diào)焦 : 調(diào)節(jié)目鏡使十字準絲清晰，旋轉(zhuǎn)物鏡調(diào)節(jié)手輪 , 使鏡筒 由最低位置慢 慢上升，邊升邊觀察，直到目鏡中看到清晰的干 涉條紋（牛頓環(huán)）為止 , 移動顯微鏡 至測量中間區(qū)域 ,微調(diào)物鏡 調(diào)節(jié)手輪 ,進一步微調(diào)焦，使目鏡中看到的叉絲像和牛頓 環(huán)條 紋間無視差為止。 （ 此調(diào)節(jié)要求在測量范圍內(nèi)進行 ）由牛頓環(huán)測量平/凸透鏡的曲率半徑，調(diào)節(jié)牛頓環(huán)位置，使牛頓環(huán)中心 盡量處于十字準絲中心轉(zhuǎn)動讀數(shù)顯微鏡鼓輪，觀察準絲從牛頓環(huán)中央緩緩向左（或右 ）移動 至第20環(huán),然后由第20環(huán)反向移動，測量并記錄左第 14暗環(huán)到左第4暗環(huán)的位置讀數(shù)。以后繼續(xù)同方向移動，通過牛頓環(huán)中心后到另一側(cè)，測量并記錄右第4暗環(huán)到右第14暗 環(huán)的位置讀數(shù)。重復測量兩次3）注意事項讀數(shù)顯微鏡在調(diào)節(jié)過程中要防止物鏡與牛頓環(huán)裝置相碰撞*測量牛頓環(huán)直徑過程中為了避免螺距的回程誤差，只能單方向推進。條紋序數(shù)不能數(shù)錯【數(shù)據(jù)記錄】位置K環(huán)數(shù)x(mm)(mm)K氏=天運-無陽（mm）1412 31413左121311外10129切81176105右14911外切13