等厚干涉实验 牛顿环 主要内容 简介 牛顿环是一种光的等厚干涉现象 牛顿对牛顿环作了精确的定量测定 可以说已经走到了光的波动说的边缘 但由于过分偏爱他的微粒说 始终无法正确解释这个现象 直到19世纪初 英国科学家托马斯 杨才用光的波动说完满的解释了牛顿环现象 实验目的 观察牛顿环干涉条纹的特点 加深对光的波动性的认识 掌握利用牛顿环测量平凸透镜曲率半径的方法 学习使用读数显微镜 名词解释 等厚干涉半波损失牛顿环 返回目录页 等厚干涉 平行光照射到薄介质上 介质上下表面反射的光会在膜表面处发生干涉 介质厚度相等处的两束反射光有相同的相位差 也就具有相同的干涉光强度 这就是等厚干涉 返回 半波损失 波传播过程中 遇到波疏介质反射 反射点入射波与反射波有相同的相位 波由波密介质反射 反射点入射波与反射波的相位差 光程差为 2 即产生了半波损失 对光波说 来自大折射率介质的反射具有半波损失 返回 牛顿环 将一曲率半径相当大的平凸玻璃透镜放在一平面玻璃的上面 则在两者之间形成一个厚度随直径变化的空气隙 空气隙的等厚干涉条纹是一组明暗相间的同心环 该干涉条纹最早被牛顿发现 所以称为牛顿环 Newton ring 返回 仪器介绍 读数显微镜钠灯平凸透镜 读数显微镜 目镜 物镜 上下移动旋钮 水平移动旋钮 读数标尺 读数盘 钠灯 钠光灯是一种气体放电灯 在放电管内充有金属钠和氩气 开启电源的瞬间 氩气放电发出粉红色的光 氩气放电后金属钠被蒸发并放电发出黄色光 钠光在可见光范围内两条谱线的波长分别为589 59nm和589 00nm 这两条谱线很接近 所以可以把它视为单色光源 并取其平均值589 30nm为波长 平凸透镜 平凸透镜与平板玻璃组合成牛顿环实验样品 实验内容 实验公式 测量牛顿环直径 计算平凸透镜曲率半径R 实验公式 在空气厚度为e的地方 上下表面反射的光的光程差为2e 2 其中后一项是 半波损失 光程差为 2k 1 2处为干涉暗条纹 得到曲率半径计算公式 操作要点 仪器布置观测牛顿环测量直径 仪器布置 观测牛顿环 光源对准目镜筒上的45 平板玻璃 调节平板玻璃方向 使光垂直照在平凸透镜装置上 此时通过目镜可以看到明亮的黄色背景 调节目镜清晰地看到十字叉丝 然后由下向上移动显微镜镜筒 为防止压坏被测物体和物镜 不得由上向下移动 看清牛顿干涉环 测量牛顿环直径 取m 30 n 15 横向改变显微镜筒位置 使叉丝由第30圈外向第30圈移动直至叉丝交点与之重合 读取C30 继续朝同一方向移动叉丝至第15圈读取C15 仍按原方向移动叉丝 为防止产生空程差 越过中央暗环 按同样方法读取C 15 C 30 将牛顿环旋转若干角度 重复以上测量 数据处理 数据记录 自行设计表格 曲率半径计算不确定度评定 曲率半径计算 不确定度评定 先分别计算u D15 和u D5 其中B类不确定度均可取 由传递关系计算R的不确定度 不确定度有效数字取1位