南昌大學物理實驗報告
學生姓名:__楊成學號:___6106215026專業班級:__物聯網151___
實驗時間:_16_時第_2_周星期:__3座位號:__41__
實驗目的與要求：
1. 觀察牛頓環現象及其特點， 加深對等厚干涉現象的認識和理解。
2. 學習用等厚干涉法測量平凸透鏡曲率半徑和薄膜厚度。
3. 掌握讀數顯微鏡的使用方法。
實驗原理和內容：
1. 牛頓環
牛頓環器件由一塊曲率半徑很大的平凸透鏡疊放在一塊光學平板玻璃上構成， 結構如圖所示。
當平行單色光垂直照射到牛頓環器件上時， 由於平凸透鏡和玻璃之間存在一層從中心向外厚度遞增的空氣膜， 經空氣膜和玻璃之間的上下介面反射的兩束光存在光程差， 它們在平凸透鏡的凸面（底面）相遇後將發生干涉， 干涉圖樣是以接觸點為中心的一組明暗相間、內疏外密的同心圓， 稱為牛頓環（如圖所示。 由牛頓最早發現）。 由於同一干涉圓環各處的空氣薄膜厚度相等， 故稱為等厚干涉。
牛頓環實驗裝置的光路圖如下圖所示：
設射入單色光的波長為λ， 在距接觸點rk處將產生第k級牛頓環， 此處對應的空氣膜厚度為dk， 則空氣膜上下兩介面依次反射的兩束光線的光程差為
式中， n為空氣的折射率（一般取1）， λ/2是光從光疏介質（空氣）射到光密介質（玻璃）的交介面上反射時產生的半波損失。
根據干涉條件， 當光程差為波長的整數倍時干涉相長， 反之為半波長奇數倍時干涉相消， 故薄膜上下介面上的兩束反射光的光程差存在兩種情況：
由上頁圖可得干涉環半徑rk， 膜的厚度dk 與平凸透鏡的曲率半徑r之間的關係。 由於dk遠小於r， 故可以將其平方項忽略而得到。 結合以上的兩種情況公式， 得到：
， 由以上公式課件， rk與dk成二次冪的關係， 故牛頓環之間並不是等距的， 且為了避免背光因素干擾， 一般選取暗環作為觀測物件。
而在實際中由於壓力形變等原因， 凸透鏡與平板玻璃的接觸不是乙個理想的點而是乙個圓面； 另外鏡面沾染回程會導致環中心成為乙個光斑， 這些都致使干涉環的級數和半徑無法準確測量。 而使用差值法消去附加的光程差， 用測量暗環的直徑來代替半徑， 都可以減少以上型別的誤差出現。 由上可得：
式中， dm、dn分別是第m級與第n級的暗環直徑， 由上式即可計算出曲率半徑r。 由於式中使用環數差m-n代替了級數k， 避免了圓環中心及暗環級數無法確定的問題。
凸透鏡的曲率半徑也可以由作圖法得出。 測得多組不同的dm和m， 根據公式， 可知只要作圖求出斜率， 代入已知的單色光波長， 即可求出凸透鏡的曲率半徑r。
2. 劈尖
將兩塊光學平玻璃疊合在一起， 並在其另一端插入待測的薄片或細絲（盡可能使其與玻璃的搭接線平行）， 則在兩塊玻璃之間形成以空氣劈尖， 如下圖所示：
當單色光垂直射入時， 在空氣薄膜上下兩介面反射的兩束光發生干涉； 由於空氣劈尖厚度相等之處是平行於兩玻璃交線的平行直線， 因此干涉條紋是一組明暗相間的等距平行條紋， 屬於等厚干涉。 干涉條件如下：
可知， 第k級暗條紋對應的空氣劈尖厚度為
由干涉條件可知， 當k=0時d0=0， 對應玻璃板的搭接處， 為零級暗條紋。 若在待測薄物體出出現的是第n級暗條紋， 可知待測薄片的厚度（或細絲的直徑）為
實際操作中由於n值較大且干涉條紋細密， 不利於n值的準確測量。 可先測出n條干涉條紋的距離l， 在測得劈尖交線到薄片處的距離為l， 則干涉條紋的總數為：
代入厚度計算式， 可得厚度/直徑為：
主要儀器裝置：
讀數顯微鏡， 納光燈， 牛頓環器件， 劈尖器件。
步驟與操作方法：
1. 牛頓環直徑的測量
（1） 準備工作： 點亮並預熱納光燈； 調整光路， 使納光燈均勻照射到讀數顯微鏡的反光鏡上， 並調節反光鏡片使得光束垂直射入牛頓環器件。 恰當調整牛頓環器件， 直至肉眼課件細小的正常完整的牛頓環干涉條紋後， 把牛頓環器件放至顯微鏡的**並對準。
完成顯微鏡的調焦， 使牛頓環的**與十字交叉的中心對準後， 固定牛頓環器件。
（2） 測量牛頓環的直徑：
從第6級開始逐級測量到第15級暗環的直徑， 使用單項測量法。
轉動測微鼓輪， 從零環處開始向左計數， 到第15級暗環時， 繼續向左跨過直至第18級暗環後反向轉動鼓輪（目的是消除空程誤差）， 使十字線返回到與第15級暗環外側相切時，開始讀數； 繼續轉動鼓輪， 均以左側相切的方式， 讀取第14，13，12.……7，6級暗環的讀數並記錄。
繼續轉動鼓輪， 使十字叉線向右跨過圓環中心， 使豎直叉絲依次與第6級到第15級的暗環的右內側相切， 順次記錄讀數。
同一級暗環的左右位置兩次讀數之差為暗環的直徑。
2. 用劈尖測量薄片的厚度（或細絲直徑）
（1） 將牛頓環器件換成劈尖器件， 重新進行方位與角度調整， 直至可見清晰的平行干涉條紋， 且條紋與搭接線平行； 干涉條紋與豎直叉絲平行。
（2） 在劈尖中部條紋清晰處， 測出每隔10條暗紋的距離l， 測量5次。
（3） 測出兩玻璃搭接線到薄片的有效距離l， 測量5次。
* 注意， 測量時， 為了避免螺距的空程誤差， 讀數顯微鏡的測微鼓輪在每一次測量過程中只能單方向旋轉， 中途不能反轉。
資料記錄與處理：
已知納光燈的波長λ= 0.0000005893m
由公式可以得到五個逐差得到的曲率半徑值：
r=90.89
不確定度==2.09
r=90.892.09
x1=24.460-23.870=0.59
x2=23.870-21.265=2.605
x3=1.985
x4=0.69
x5=2.205
=0.1615
d=0.23621*2.893*10^-7/0.001615/2=4.3e-5
1.如果牛頓環中心是亮斑而不是暗斑， 說明凸透鏡和平板玻璃的接觸不緊密， 或者說沒有接觸， 這樣形成的牛頓環圖樣不是由凸透鏡的下表面所真實形成的牛頓環， 將導致測量結果出現誤差， 結果不準確。
2.1亮斑不產生影響
2.2有影響測量的是直徑如果改為了玄會測量出現誤差。
3.當知道曲率半徑時可以反過來測量。
等厚干涉牛頓環實驗報告
2 把牛頓環儀置於顯微鏡的正下方，使單色光源與讀數顯微鏡上45角的反射透明玻璃片等高，旋轉反射透明玻璃 直至從目鏡中能看到明亮均勻的光照。3 調節讀數顯微鏡的目鏡，使十字叉絲清晰 自下而上調節物鏡直至觀察到清晰的干涉圖樣。移動牛頓環儀，使中心暗斑 或亮斑 位於視域中心，調節目鏡系統，使叉絲橫絲與讀數...
光的等厚干涉,實驗報告參考v1
佛山科學技術學院 實驗報告 課程名稱大學物理實驗實驗專案 專業班級姓名學號 指導教師成績日期 200 年月日 實驗報告內容 一.實驗目的二.實驗儀器 儀器名稱 型號 引數 編號 三.實驗原理 原理文字敘述和公式 原理圖 四.實驗步驟 五 實驗資料和資料處理六.實驗結果七.分析討論 實驗結果的誤差 和...
光的等厚干涉
等厚干涉實驗 實驗簡介 牛頓環和尖劈實驗是經典的干涉實驗，很直觀，原理比較容易理解，還有一定的應用價值，因此也是光學的最基本實驗之一。本實驗的目的是讓學生通過對牛頓環條紋的觀察和測量，了解干涉的基本理論，同時通過本實驗了解由於平凸透鏡中心與平晶接觸面不規則產生的現象導致無法判斷牛頓環的圓心，因此實驗...