物理論文-等厚干涉牛頓環(huán)實驗報告

PAGEPAGE4等厚干涉——牛頓環(huán)實驗報告【關鍵詞】牛頓環(huán)、光的干涉現(xiàn)象【實驗目的】(1)用牛頓環(huán)觀察和分析等厚干涉現(xiàn)象；(2)學習利用干涉現(xiàn)象測量透鏡的曲率半徑；【實驗原理】通常將同一光源發(fā)出的光分成兩束光，在空間經過不同的路程后合在一起產生干涉。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)。相關計算：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+λ/2=kλ當適合下列條件時有△=2d+λ/2=kλ（1）(K=1，2，3，...明環(huán))△=2d+λ/2=(2k+1)λ/2（2）(K=1，2，3，...暗環(huán))式中λ為入射光的波長，λ/2是附加光程差，他是由于光在光密介質面上反射時產生的半波損失而引起的公式（2）表明，當K=0時（零級），d=0，即平面玻璃和平凸透鏡接觸處的條紋為暗紋。光程差Δ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：r2=R2-(R2-d2)=2Rd-d2因為R>>d所以得上式表明d與成正比，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，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，因此很難準確測出的值。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級的暗環(huán)直徑和時，由得若已知λ，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，上式表明與K為線性關系，作~K圖，則圖的斜率為4Rλ,若已知λ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）【實驗內容】1、調整測量裝置相對誤差：2.3%【誤差分析】觀察牛頓環(huán)時將會發(fā)現(xiàn)，牛頓環(huán)中心不是一點，而是一個不甚清晰的暗或亮的圓斑。其原因是透鏡和平玻璃板接觸時，由于接觸壓力引起形變，使接觸處為一圓面；又鏡面上可能有微小灰塵等存在，從而引起附加的程差，這都會給測量帶來較大的系統(tǒng)誤差。另外要用肉眼去觀察暗條紋，誤差會較大?！具M一步思考】牛頓環(huán)利用干涉原理，可進行精密測量，具有多種用途。牛頓環(huán)裝置可用于檢驗光學元件表面的平整度；若改變凸透鏡和平板玻璃間的壓力，條紋就會移動，用此原理可精確測量壓力或長度的微小變化；也可