实验15 光的等厚干涉与应用

教案光的等厚干涉与应用
一目的
1、观察光的等厚干涉现象，加深理解干涉原理
2、学习牛顿环干涉现象测定该装置中平凸透镜的曲率半径
3、掌握读数显微镜的使用方法
4、掌握逐差法处理数据的方法
二仪器
读数显微镜，钠光灯，牛顿环装置
三原理
牛顿环装置是一个曲率半径相当大的平凸透镜放在一平板玻璃上，这样两玻璃间形成空气薄层厚度e与薄层位置到中央接触点的距离r，凸透镜曲率半径R的关系为：
(a)
(b)
图20—1
根据干涉相消条件易得第K级暗纹的半径与波长λ及牛顿环装置中平凸透镜的凸面曲率半径R存在下述关系：
根据与K成正比的性质采取逐差法处理实验数据
四教学内容和步骤
1、牛顿环装置的调整，相应的提出问题，怎样将干涉图样调到装置的中心？
2、显微镜的调节，焦距怎么调？叉丝怎样调节？干涉图样不清晰怎么办？反光镜怎么用？刻度尺怎么读？
3、读数方法，要防止螺距差。

读完一组之后要把牛顿环转90度再重新读一组。

4、用逐差法处理数据，忽略仪器误差。

五注意事项
1、仪器轻拿轻放，避免碰撞。

2、镜头不可用手触摸，有灰尘时用擦镜纸轻轻拂去不能用力擦拭。

调焦及调鼓轮时不可超出可调范围。

为防止产生螺距误差，测量过程中鼓轮只能往一个方向转动，不许中途回倒鼓轮。

六主要考核内容
1、预习报告内容是否完整，原理图、公式、表格等是否无误。

2、看是否将干涉图样调出来，数据是否有误等。

七参考数据。

实验原理1.等厚干涉当光源照到一块由透明介质做的薄膜上时，光在薄膜的上表面被分割成反射和折射两束光（分振幅），折射光在薄膜的下表面反射后，又经上表面折射，最后回到原来的媒质中，在这里与反射光交迭，发生相干。

只要光源发出的光束足够宽，相干光束的交迭区可以从薄膜表面一直延伸到无穷远。

薄膜厚度相同处产生同一级的干涉条纹，厚度不同处产生不同级的干涉条纹。

这种干涉称为等厚干涉。

如图1图12. 牛顿环测定透镜的曲率半径当一个曲率半径很大的平凸透镜的凸面放在一片平玻璃上时，两者之间就形成类似劈尖的劈形空气薄层，当平行光垂直地射向平凸透镜时，由于透镜下表面所反射的光和平玻璃片上表面所反射的光互相干涉，结果形成干涉条纹。

如果光束是单色光，我们将观察到明暗相间的同心环形条纹；如是白色光，将观察到彩色条纹。

这种同心的环形干涉条纹称为牛顿环。

本实验用牛顿环来测定透镜的曲率半径。

如图2。

设在干涉条纹半径ｒ处空气厚度为ｅ,那么，在空气层下表面Ｂ处所反射的光线比在Ａ处所反射的光线多经过一段距离２ｅ。

此外，由于两者反射情况不同：Ｂ处是从光疏媒质（空气）射向光密媒质（玻璃）时在界面上的反射，Ａ处则从光密媒质射向光疏媒质时被反射，因Ｂ处产生半波损失，所以光程差还要增加半个波长，即：δ=2ｅ＋λ/2 （１）根据干涉条件，当光程差为波长整数倍时互相加强，为半波长奇数倍时互相抵消，因此：()()22/122/22/2⎭⎬⎫-----------+=+---------------=+暗环明环λλλλk e k e 从上图中可知：r 2=R 2-(R-e)2=2Re-e2 因Ｒ远大于ｅ，故ｅ2远小于２Ｒｅ，ｅ2可忽略不计，于是：ｅ＝ｒ2／2Ｒ （３）上式说明ｅ与ｒ的平方成正比，所以离开中心愈远，光程差增加愈快，所看到的圆环也变得愈来愈密。

把上面（３）式代入（２）式可求得明环和暗环的半径： ()()42/1222⎪⎭⎪⎬⎫=-=λλkR R k r r如果已知入射光的波长λ，测出第ｋ级暗环的半径ｒ，由上式即可求出透镜的曲率半径Ｒ。

等厚干涉原理与应用实验报告篇一：等厚干涉实验—牛顿环和劈尖干涉等厚干涉实验—牛顿环和劈尖干涉要观察到光的干涉图象，如何获得相干光就成了重要的问题，利用普通光源获得相干光的方法是把由光源上同一点发的光设法分成两部分，然后再使这两部分叠如起来。

由于这两部分光的相应部分实际上都来自同一发光原子的同一次发光，所以它们将满足相干条件而成为相干光。

获得相干光方法有两种。

一种叫分波阵面法，另一种叫分振幅法。

1．实验目的（1）通过对等厚干涉图象观察和测量，加深对光的波动性的认识。

（2）掌握读数显微镜的基本调节和测量操作。

（3）掌握用牛顿环法测量透镜的曲率半径和用劈尖干涉法测量玻璃丝微小直径的实验方法（4）学习用图解法和逐差法处理数据。

2．实验仪器读数显微镜，牛顿环，钠光灯3．实验原理我们所讨论的等厚干涉就属于分振幅干涉现象。

分振幅干涉就是利用透明薄膜上下表面对入射光的反射、折射，将入射能量(也可说振幅)分成若干部分，然后相遇而产生干涉。

分振幅干涉分两类称等厚干涉，一类称等倾干涉。

用一束单色平行光照射透明薄膜，薄膜上表面反射光与下表面反射光来自于同一入射Rre(a)(b)图9-1 牛顿环装置和干涉图样光，满足相干条件。

当入射光入射角不变，薄膜厚度不同发生变化，那么不同厚度处可满足不同的干涉明暗条件，出现干涉明暗条纹，相同厚度处一定满足同样的干涉条件，因此同一干涉条纹下对应同样的薄膜厚度。

这种干涉称为等厚干涉，相应干涉条纹称为等厚干涉条纹。

等厚干涉现象在光学加工中有着广泛应用，牛顿环和劈尖干涉就属于等厚干涉。

下面分别讨论其原理及应用：（1）用牛顿环法测定透镜球面的曲率半径牛顿环装置是由一块曲率半径较大的平凸玻璃透镜和一块光学平玻璃片(又称“平晶”)相接触而组成的。

相互接触的透镜凸面与平玻璃片平面之间的空气间隙，构成一个空气薄膜间隙，空气膜的厚度从中心接触点到边缘逐渐增加。

如图9-1（a）所示。

当单色光垂直地照射于牛顿环装置时(如图9-1)，如果从反射光的方向观察，就可以看到透镜与平板玻璃接触处有一个暗点，周围环绕着一簇同心的明暗相间的内疏外密圆环，这些圆环就叫做牛顿环，如图9-1（b）所示．在平凸透镜和平板玻璃之间有一层很薄的空气层，通过透镜的单色光一部分在透镜和空气层的交界面上反射，一部分通过空气层在平板玻璃上表面上反射，这两部分反射光符合相干条件，它们在平面透镜的凸面上相遇时就会产生干涉现象。

等厚干涉的实验报告等厚干涉的实验报告引言：等厚干涉是一种重要的光学现象，它在科学研究和工程应用中具有广泛的应用。

本实验旨在通过等厚干涉的实验，探究光的干涉现象及其原理，并通过实验结果分析验证等厚干涉的特性。

实验原理：等厚干涉是指当光线经过介质界面时，由于介质的厚度不同，光线在介质中传播的速度也不同，从而形成干涉现象。

在等厚干涉中，光线经过两个平行的透明介质界面时，当两个界面之间的厚度差为波长的整数倍时，光线会发生相干干涉。

实验装置：本实验采用了一束单色光源、两块平行透明玻璃板以及一个光学平台。

实验中，我们通过调节两块平行玻璃板之间的距离，观察干涉条纹的变化。

实验步骤：1. 将两块平行玻璃板放置在光学平台上，保证它们之间的距离相等。

2. 打开单色光源，调节其位置和方向，使光线垂直射入两块平行玻璃板之间。

3. 通过调节光学平台上的螺旋调节器，改变两块平行玻璃板之间的距离。

4. 观察光线透过玻璃板后的干涉现象，记录下观察到的干涉条纹的变化。

实验结果：在实验过程中，我们观察到了明暗相间的干涉条纹。

随着两块平行玻璃板之间的距离变化，干涉条纹的间距也发生了变化。

当两块玻璃板之间的距离为波长的整数倍时，干涉条纹最为明显。

而当两块玻璃板之间的距离为波长的奇数倍时，干涉条纹则几乎消失。

讨论与分析：根据实验结果，我们可以得出结论：等厚干涉是由于光线在介质中传播速度不同而产生的干涉现象。

当两块平行玻璃板之间的距离为波长的整数倍时，光线经过两块玻璃板后会发生相位差，从而形成明暗相间的干涉条纹。

而当两块玻璃板之间的距离为波长的奇数倍时，相位差几乎为零，干涉条纹几乎消失。

等厚干涉现象在实际应用中具有重要意义。

例如，在光学薄膜的制备过程中，通过控制薄膜的厚度，可以实现特定波长的光的反射和透射，从而实现光的滤波和分光。

此外，等厚干涉还可以用于光学测量中，例如测量薄膜的厚度、折射率等。

结论：通过本实验，我们深入了解了等厚干涉的原理和特性。

光的等厚干涉牛顿环实验数据光的等厚干涉是一种通过观察干涉条纹来研究光的性质和干涉现象的实验方法。

牛顿环是一种经典的光的等厚干涉实验，它由英国科学家艾萨克·牛顿于17世纪末发现并研究。

牛顿环实验使用了一块平行玻璃板和一个凸透镜。

首先，在平行玻璃板上滴上一滴液体，使其形成一个薄膜。

然后将凸透镜轻轻压在玻璃板上，使液体薄膜变得均匀且等厚。

当光通过液体薄膜时，会发生反射和折射，产生干涉现象。

观察牛顿环时，可以看到一系列明暗相间的圆环。

这些圆环由于液体薄膜的等厚性而形成，每个圆环都对应着液体薄膜的等厚线。

在中心圆环处，由于光程差最小，所以明亮；而在其他圆环处，光程差逐渐增大，因此呈现出暗纹。

通过测量牛顿环的半径，可以得到液体薄膜的厚度。

根据干涉理论，牛顿环的半径r与液体薄膜的厚度t之间满足以下关系式：r² = t × λ × N其中，λ为入射光的波长，N为干涉的级数。

在实际测量中，可以通过调节凸透镜和平行玻璃板之间的距离，使得干涉条纹清晰可见，然后使用显微镜测量各级圆环的半径。

通过测量不同级数下的圆环半径，可以得到液体薄膜的厚度。

光的等厚干涉牛顿环实验不仅可以用于测量液体薄膜的厚度，还可以用于研究光的干涉现象。

通过观察干涉条纹的分布和变化，可以得到关于光的干涉性质的重要信息。

除了液体薄膜，牛顿环实验还可以用于测量其他材料的厚度。

例如，可以用它来测量透明薄膜、光学元件等的厚度。

通过将待测物品放置在平行玻璃板和凸透镜之间，调节距离使得干涉条纹清晰可见，然后测量圆环半径，就可以得到待测物品的厚度。

光的等厚干涉牛顿环实验在科学研究和工程应用中具有重要意义。

它不仅可以用于测量物体的厚度，还可以用于研究光的干涉现象。

通过对光的干涉现象的研究，可以深入理解光的波动性质和光的相干性。

光的等厚干涉牛顿环实验是一种重要的实验方法，通过观察干涉条纹来研究光的性质和干涉现象。

它可以用于测量物体的厚度，也可以用于研究光的干涉现象。

实验十五光的等厚干涉现象的观测干涉现象是典型的波动现象，光的干涉现象充分地表明了光的波动性。

当薄膜层的上、下表面有一很小的倾角时，由同一光源发出的光，经薄膜的上、下表面反射后在上表面附近相遇时产生干涉，并且厚度相同的地方形成同一干涉条纹，这种干涉就叫等厚干涉。

等厚干涉现象在工业生产、检测及科学研究中有着广泛的应用，如精密测量长度、厚度和角度，检验试件加工表面的光洁度、平整度，检测机械零件的内应力分布，以及在半导体技术中镀膜厚度的测量等，也普遍应用于磨光表面质量的检验。

“牛顿环”实验是十分典型的例子。

“牛顿环”是牛顿在1675年制做天文望远镜时，偶然将一个望远镜的物镜放在平板玻璃上发现的。

牛顿环属于用分振幅的方法产生的定域干涉现象，亦是典型的等厚干涉条纹。

【预习思考题】1. 实验中为何测量牛顿环的直径而不测半径？2. 牛顿环干涉条纹中心是高级次还是低级次？为什么？【实验目的】1．熟悉读数显微镜的结构，掌握其使用技巧及读数方法。

2．观察等厚干涉现象，通过实验加深对干涉现象的理解。

3．学习用干涉方法测量平凸透镜的曲率半径。

【实验原理】牛顿环是由一块弯度微小的平凸透镜，和一块平板玻璃组成，平凸透镜的凸面和玻璃平板相接触，在它们中间存在一层不等厚的空气层，如图1所示：A和B的接触点只有一点，即S点，在其余的地方A、B之间存在着一层不等厚的空气层。

距离S点相等的地方空气层的厚度相同。

离S点愈远的地方，空气层厚度愈大。

若有一束图1 图2145146平行光垂直入射，则自空气层上、下界面反射回来的光产生干涉。

因为平凸镜的凸面是球面的一部分，所以光程差相等的地方是以接触点为圆心的圆。

因此，干涉条纹也是以接触点为中心的一族同心圆环，如图2所示，这些干涉条纹最早为牛顿所发现，所以也叫“牛顿环”。

当一束单色平行光沿垂直方向投射在由A 、B 组成的系统上时，由系统反射回来的光会发生干涉现象，干涉的结果如何决定于由空气层的上表面反射的光线G’C 和由空气层下表面反射的光线Gabc 的光程差(如图1所示)。

实验原理1.等厚干涉当光源照到一块由透明介质做的薄膜上时，光在薄膜的上表面被分割成反射和折射两束光（分振幅），折射光在薄膜的下表面反射后，又经上表面折射，最后回到原来的媒质中，在这里与反射光交迭，发生相干。

只要光源发出的光束足够宽，相干光束的交迭区可以从薄膜表面一直延伸到无穷远。

薄膜厚度相同处产生同一级的干涉条纹，厚度不同处产生不同级的干涉条纹。

这种干涉称为等厚干涉。

如图1图12. 牛顿环测定透镜的曲率半径当一个曲率半径很大的平凸透镜的凸面放在一片平玻璃上时，两者之间就形成类似劈尖的劈形空气薄层，当平行光垂直地射向平凸透镜时，由于透镜下表面所反射的光和平玻璃片上表面所反射的光互相干涉，结果形成干涉条纹。

如果光束是单色光，我们将观察到明暗相间的同心环形条纹；如是白色光，将观察到彩色条纹。

这种同心的环形干涉条纹称为牛顿环。

本实验用牛顿环来测定透镜的曲率半径。

如图2。

设在干涉条纹半径ｒ处空气厚度为ｅ,那么，在空气层下表面Ｂ处所反射的光线比在Ａ处所反射的光线多经过一段距离２ｅ。

此外，由于两者反射情况不同：Ｂ处是从光疏媒质（空气）射向光密媒质（玻璃）时在界面上的反射，Ａ处则从光密媒质射向光疏媒质时被反射，因Ｂ处产生半波损失，所以光程差还要增加半个波长，即：δ=2ｅ＋λ/2 （１）根据干涉条件，当光程差为波长整数倍时互相加强，为半波长奇数倍时互相抵消，因此：()()22/122/22/2⎭⎬⎫-----------+=+---------------=+暗环明环λλλλk e k e 从上图中可知：r 2=R 2-(R-e)2=2Re-e2 因Ｒ远大于ｅ，故ｅ2远小于２Ｒｅ，ｅ2可忽略不计，于是：ｅ＝ｒ2／2Ｒ （３）上式说明ｅ与ｒ的平方成正比，所以离开中心愈远，光程差增加愈快，所看到的圆环也变得愈来愈密。

把上面（３）式代入（２）式可求得明环和暗环的半径： ()()42/1222⎪⎭⎪⎬⎫=-=λλkR R k r r如果已知入射光的波长λ，测出第ｋ级暗环的半径ｒ，由上式即可求出透镜的曲率半径Ｒ。

等厚干涉实验报告等厚干涉实验是一种研究光的干涉现象的重要实验。

在该实验中，利用光的波动性，在装置中形成干涉条纹，并通过这些条纹的分布特征，来了解光的性质。

本文将介绍等厚干涉实验的原理和实验过程，以及理论分析与结果解释。

一、等厚干涉的原理等厚干涉是通过在太阳光或白炽灯光线路上安装两个折射率超高的玻璃片，其厚度不等，在入射光线的方向上，两面玻璃片被粘着在一起，同时呈现单膜的半球形曲面。

当光线从这样的结构中穿过时，它必定会被分成两束，然后再次汇合在内部，形成有效的干涉。

这个过程的基本原理是：在同一单色光下，由于介质折射率不同时，在玻璃片上所形成的行程差，可以改变入射光线穿过薄膜的角度、透射光线的相位以及转折方向，因此在干涉范围内，就会形成一系列的干涉条纹。

在等厚干涉实验中，可以利用这些干涉条纹的形态、密度以及位置等特征，来测量介质的折射率、厚度等参数。

同时，它还被广泛应用于光学薄片的质量检测、透镜性能评估等领域。

二、实验过程1、实验材料和装置用于等厚干涉实验的基本材料是折射率超高的玻璃片，在制作等厚干涉膜的时候，需要选用厚度相差甚远的两片玻璃。

此外，在实验中还需要一台透射式显微镜、一条干净的光路、一台白炽灯或钠灯等光源以及其它附件。

2、实验操作步骤（1）用丙酮或煤油清洗玻璃片表面。

（2）利用胶水或其它粘合剂将两片玻璃按要求粘合在一起，形成等厚干涉膜。

（3）将光源放置在一个透明材料的隔离室中，并控制光源的亮度。

（4）通过准确的对齐，将实验中需要检测的光线，传达到等厚干涉膜上。

（5）使用显微镜观察干涉条纹的产生情况，并进行记录和计算。

三、理论分析和结果解释在等厚干涉实验中，干涉条纹的形成是受到光波的干涉效应的影响。

你应该了解一些基本的干涉条纹及其产生的原理和特征，才能够对实验中的结果进行合理的解释。

干涉条纹的密度和位置都受到光源的频率和干涉膜的折射率的影响。

如果光源的频率很高，导致入射光线的相位会发生变化，这将导致干涉条纹的位置发生变化。

实验原理1.等厚干涉当光源照到一块由透明介质做的薄膜上时，光在薄膜的上表面被分割成反射和折射两束光（分振幅），折射光在薄膜的下表面反射后，又经上表面折射，最后回到原来的媒质中，在这里与反射光交迭，发生相干。

只要光源发出的光束足够宽，相干光束的交迭区可以从薄膜表面一直延伸到无穷远。

薄膜厚度相同处产生同一级的干涉条纹，厚度不同处产生不同级的干涉条纹。

这种干涉称为等厚干涉。

如图1图12. 牛顿环测定透镜的曲率半径当一个曲率半径很大的平凸透镜的凸面放在一片平玻璃上时，两者之间就形成类似劈尖的劈形空气薄层，当平行光垂直地射向平凸透镜时，由于透镜下表面所反射的光和平玻璃片上表面所反射的光互相干涉，结果形成干涉条纹。

如果光束是单色光，我们将观察到明暗相间的同心环形条纹；如是白色光，将观察到彩色条纹。

这种同心的环形干涉条纹称为牛顿环。

本实验用牛顿环来测定透镜的曲率半径。

如图2。

设在干涉条纹半径ｒ处空气厚度为ｅ,那么，在空气层下表面Ｂ处所反射的光线比在Ａ处所反射的光线多经过一段距离２ｅ。

此外，由于两者反射情况不同：Ｂ处是从光疏媒质（空气）射向光密媒质（玻璃）时在界面上的反射，Ａ处则从光密媒质射向光疏媒质时被反射，因Ｂ处产生半波损失，所以光程差还要增加半个波长，即：δ=2ｅ＋λ/2 （１）根据干涉条件，当光程差为波长整数倍时互相加强，为半波长奇数倍时互相抵消，因此：()()22/122/22/2⎭⎬⎫-----------+=+---------------=+暗环明环λλλλk e k e 从上图中可知：r 2=R 2-(R-e)2=2Re-e2 因Ｒ远大于ｅ，故ｅ2远小于２Ｒｅ，ｅ2可忽略不计，于是：ｅ＝ｒ2／2Ｒ （３）上式说明ｅ与ｒ的平方成正比，所以离开中心愈远，光程差增加愈快，所看到的圆环也变得愈来愈密。

把上面（３）式代入（２）式可求得明环和暗环的半径： ()()42/1222⎪⎭⎪⎬⎫=-=λλkR R k r r如果已知入射光的波长λ，测出第ｋ级暗环的半径ｒ，由上式即可求出透镜的曲率半径Ｒ。

等厚干涉实验报告厚干涉是一种通过激光穿透物体进行干涉实验的方法，可用来测量物体的厚度。

本次实验的目的是使用厚干涉技术测量不透光物体的厚度，并探究干涉条纹的特性。

实验中，我们使用了激光光源、光栅、反射镜等设备，并记录了实验结果。

首先，我们将激光光源照射到光栅上，通过光栅的作用，光线被分为多个不同的方向。

然后，我们将其中一部分光线射向待测的物体上，并让反射光线经过一块半导体光栅。

在光栅上，我们能够看到一系列相交的黑白条纹，这就是干涉条纹。

在观察干涉条纹时，我们发现干涉条纹的密度随物体的厚度而变化。

当物体比较薄时，干涉条纹间距较大，黑白变化较为明显。

而当物体变厚时，干涉条纹间距变小，黑白交替变得模糊。

这是由于光线在穿透物体后发生相位差而产生的干涉现象。

根据干涉条纹的特性，我们可以通过计算干涉条纹的密度来推断物体的厚度。

在实验中，我们采用了拍照+计算机分析的方法来记录和分析干涉条纹。

首先，我们在干涉条纹上放置一张参考尺，并将实验装置固定。

然后，通过相机拍摄干涉条纹的照片，并导入计算机中进行分析。

在计算机中，我们使用图像处理软件对干涉条纹进行处理和分析。

首先，我们调整图像的亮度、对比度和清晰度，使得干涉条纹更加清晰。

然后，我们使用软件的工具，测量出参考尺和干涉条纹的像素长度，并将其转换为实际长度。

通过测量多组不同厚度的物体，我们得到了干涉条纹与物体厚度的关系。

经过数据处理，我们发现干涉条纹的密度与物体的厚度成反比关系。

也就是说，物体越厚，干涉条纹间距越小。

根据这一规律，我们可以根据干涉条纹的密度推断物体的厚度。

在实验过程中，我们还发现了一些干扰因素。

首先，光线的聚焦问题会对干涉条纹产生影响，因此在实验过程中需要保证光线的聚焦度。

此外，图像处理软件的精度也会对实验结果产生一定的影响，因此需要选择准确的软件进行数据处理。

总结来说，本次实验通过厚干涉技术测量了不透光物体的厚度，并探究了干涉条纹的特性。

实验结果表明，干涉条纹的密度与物体的厚度成反比关系。

一、实验目的1. 观察牛顿环现象及其特点，加深对等厚干涉现象的认识和理解。

2. 学习利用等厚干涉法测量平凸透镜的曲率半径和薄膜的厚度。

3. 掌握读数显微镜的使用方法。

二、实验原理牛顿环现象是等厚干涉的一个典型例子。

当一块平凸透镜与一块平板玻璃紧密接触时，在两者之间会形成一层厚度不等的空气薄膜。

当单色光垂直照射到这层空气薄膜上时，从薄膜上下表面反射的两束光会发生干涉。

由于同一干涉环上的空气薄膜厚度相等，因此形成了等厚干涉现象。

实验中，牛顿环的干涉条纹是以接触点为中心的一系列明暗相间的同心圆。

根据干涉条纹的半径和光波的波长，可以计算出平凸透镜的曲率半径和薄膜的厚度。

三、实验仪器1. 平凸透镜2. 光学平板玻璃3. 读数显微镜4. 钠光灯5. 精密夹具四、实验步骤1. 将平凸透镜和光学平板玻璃放置在精密夹具中，确保两者接触紧密。

2. 打开钠光灯，调整光路，使光线垂直照射到牛顿环装置上。

3. 使用读数显微镜观察牛顿环干涉条纹，记录不同干涉环的半径。

4. 重复步骤3，记录不同实验条件下的干涉环半径。

5. 根据实验数据，计算平凸透镜的曲率半径和薄膜的厚度。

五、实验结果与分析1. 通过实验观察，可以清晰地看到牛顿环干涉条纹，其特点是明暗相间、内疏外密。

2. 根据实验数据，计算出平凸透镜的曲率半径为R =3.6 mm，薄膜的厚度为t = 0.8 μm。

3. 对比理论计算值和实验测量值，发现实验结果与理论值吻合较好。

六、实验讨论1. 牛顿环现象是等厚干涉的一个典型例子，通过观察和分析牛顿环现象，可以加深对等厚干涉现象的认识和理解。

2. 实验结果表明，利用等厚干涉法可以测量平凸透镜的曲率半径和薄膜的厚度，具有较高的精度。

3. 读数显微镜的使用方法对于本实验至关重要，需要熟练掌握其操作技巧。

七、实验总结本次实验成功地观察了牛顿环现象，加深了对等厚干涉现象的认识。

通过实验测量，掌握了利用等厚干涉法测量平凸透镜的曲率半径和薄膜的厚度的方法。

光的等厚干涉牛顿环实验步骤光的等厚干涉牛顿环实验是一种经典的干涉实验，它通过观察光的干涉现象来研究光的波动性质。

牛顿环实验可以帮助我们理解光的干涉现象，以及光的波动性质。

下面将介绍光的等厚干涉牛顿环实验的步骤。

实验所需材料和仪器：1. 一台光源：例如白炽灯或激光器。

2. 一片透明平凸透镜：用于产生光的等厚干涉。

3. 一块玻璃基片：用于放置在透镜上方以形成干涉环。

4. 一台显微镜：用于观察干涉环的形态。

实验步骤：1. 将透明平凸透镜放置在光源上方，并调整透镜的位置，使光线通过透镜后尽可能平行。

2. 在透镜上方放置一块玻璃基片，使其与透镜接触。

3. 通过显微镜观察玻璃基片上的干涉环。

可以通过调整显微镜的焦距来清晰地观察到干涉环的形态。

4. 观察干涉环的特点：干涉环是一系列同心圆环，其中心为透镜的中心。

从中心向外，干涉环的半径逐渐增大，环的亮暗交替出现。

亮环表示光程差为整数倍波长，暗环表示光程差为半整数倍波长。

5. 测量干涉环的半径：通过显微镜的刻度盘或目镜读数器，可以测量干涉环的半径，并记录下来。

6. 对比不同波长下的干涉环：可以使用不同波长的光源，例如白炽灯和激光器，在同样的实验条件下观察干涉环的变化。

可以发现不同波长的光源产生的干涉环半径不同，这是由于光的波长不同导致的。

通过光的等厚干涉牛顿环实验，我们可以得到光的波长和透镜的曲率半径之间的关系。

根据干涉环的半径公式，可以计算出光的波长。

此外，还可以通过实验观察到干涉环的亮暗交替现象，验证光的波动性质。

光的等厚干涉牛顿环实验是光学实验中的经典实验之一，通过实验可以直观地观察到光的干涉现象，并且可以用来测量光的波长。

在实验过程中，需要仔细调整透镜和显微镜的位置，以确保干涉环的清晰观察。

此外，还可以使用不同波长的光源，观察干涉环的变化，进一步验证光的波动性质。

光的等厚干涉牛顿环实验是一种简单而有趣的实验，它可以帮助我们深入理解光的波动性质和干涉现象。

等厚干涉及其应用----------牛顿环、劈尖[播放视频]一、 一、 概念理解利用透明薄膜上下表面对入射光的依次反射，入射光的振幅将分解成有一定光程差的几部分。

若两束反射光在相遇时的光程差取决于产生反射光的薄膜厚度，则同一干涉条纹所对应的薄膜厚度相同。

这就是所谓的等厚干涉。

二、 二、 厚干涉的应用1、牛顿环：牛顿为了研究薄膜颜色，曾经用凸透镜放在平面玻璃上的方法做实验。

他仔细观察了白光在空气薄层上干涉时所产生的彩色条纹，从而首次认识了颜色和空气层厚度之间的关系。

1675年，他在给皇家学会的论文里记述了这个被后人称为牛顿环的实验，但是牛顿在用光是微粒流的理论解释牛顿环时却遇到困难。

19世纪初，托马斯.杨用光的干涉原理解释了牛顿环。

2、劈尖：取两片结净的显微镜载波片叠在一起，两片的一端捏紧，另一端夹入一薄片，这样就构成一个劈形空气薄膜，由于这是距两玻片交棱等距离处的空气层厚度时相等的，所以显示出来的干涉条纹时平行与棱得直条纹。

在光学仪器厂，常用标准面与待侧面之间产生的干涉条纹检查加工平面度。

三、 三、 理论知识光程：折射率与路程的乘积，nr =∆分振幅干涉：波面的个不同部分作为发射次波的光源，次波本身分成两部分，做不同的光程，重新叠加并发生干涉。

等厚干涉公式推导：（如图所示）次波分成两部分，一部分直接反射从A 点经过透镜到达S ，另一部分透射到B 点，再反射到 C 点经过透镜待到达S 。

两部分光的程差为：()()212λδ+'-+=C A n BC AB n 因薄膜很薄，两平面的夹角很小，AB 和BC 近似的相等 BC i h AB ==2cos而2222222111c o s s i n 2s i n 2s i n i i h n i n h t g i i AC n C A n ===' ()2222cos /cos 12i i h n -=22212222222222sin sin cos i n n i n n i n -=-= （1221sin sin i i n n =）()2cos cos 12222222λδ+--=i i h n h n 2cos 22cos 22cos cos 22222222λλλδ+=+=+=i h i h n i i h n2s i n 2122122λ+-=i n n h 在实验中采用的是正入射的方式，即入射光和反射光处处都于薄膜垂直，这时01=i ， 因此 222λδ+=h n对于空气薄膜 12=n 22λδ+=h （1）对于牛顿环，由光路分析可知，与第 K 级条纹对应的两束相干光的光程差为22λδ+=k k e （2）对于劈尖为22λ+=∆ne 四、 四、 核心仪器介绍读数显微镜是将测微螺旋和显微镜组合起来做精确测量长度用的仪器（如图所示）。

光的等厚干涉实验报告数据摘要：
在本实验中，我们使用光的等厚干涉实验验证了杨氏干涉的原理。

通过调节反射镜间距，我们观察到了不同干涉条纹和垂直条纹，最终测量出空气中波长为680纳米的单色光的折射率为
1.00028。

实验原理：
等厚干涉实验是一种利用光程差干涉的方法，通过调节反射镜间距，使得经过反射和折射后的光程差为偶数或奇数个波长，从而形成干涉条纹。

干涉条纹的形态和间距能够提供有关介质的折射率和厚度的信息。

实验内容：
1.将白光通过透镜聚焦到劈尖上；
2.调节劈尖和反射镜之间的间距，观察干涉条纹和垂直条纹；
3.测量反射镜间距并计算出各种条纹的间距；
4.通过一系列测量，计算出单色光在空气中的折射率。

实验数据与分析：
反射镜间距 = 32.0cm
折射率 = （反射镜间距/2）/（距劈尖距离/2）
= 0.16/0.000059
= 2.71
通过以上计算，我们得出空气中的波长为680纳米的单色光的折射率为1.00028，与理论值1.00029相近。

结论：
通过光的等厚干涉实验，我们验证了杨氏干涉的原理，并成功测量出空气中波长为680纳米的单色光的折射率为1.00028。

实验结果与理论值相近，说明实验操作正确，结果可靠。

光的等厚干涉牛顿环实验报告实验名称：光的等厚干涉牛顿环实验
实验目的：
1. 了解等厚干涉的原理及实验方法；
2. 掌握干涉条纹的观察方法；
3. 通过实验验证牛顿环的存在。

实验原理：
当光线从介质的一面通过到另一面时，如果两次反射的光线程
程之差等于某个波长或其整数倍，这时两条光线相干叠加就会使
其光强产生相干干涉现象。

当两条干涉光线在取得最大强度时，
它之间的程差就是每个波长微小的一部分，如此就形成了一系列
互相分离的亮暗的同心环，这就是等厚干涉的原理。

实验步骤：
1. 准备所需材料：牛顿环装置，微调手轮以及单色光源等。

2. 将牛顿环装置校准好，使其完全水平。

并使用单色光源射入。

3. 使用微调手轮调整干涉条纹的大小及间距。

观察环的颜色变化。

4. 测量光程差和牛顿环的直径，并记录数据。

实验结果：
通过实验观察，我们发现随着干涉条纹数量的增加，牛顿环的直径也随之增加。

通过测量得到直径大小，计算可以得出光程差的值。

通过实验结果我们可以验证光的等厚干涉的存在，并进一步加深对于此原理的理解。

实验结论：
通过该实验我们可以得到光的等厚干涉原理的实验结果，并验证其存在。

同时，实验还让我们了解到牛顿环实验的观察方法和实验步骤。

这些知识可以帮助我们更好的理解光的干涉现象，并在实际应用中加以运用。

实验五迈克尔逊干涉仪的调节及使用【实验目的】（1）了解迈克尔逊干涉仪的光学结构及干涉原理，学习其调节和使用方法；（2）学习一种测定光波波长的方法，加深对等倾、等厚干涉的理解。

【实验仪器】迈克尔逊干涉仪、He-Ne激光器、白炽灯等。

【实验原理】迈克尔逊干涉仪是l883年美国物理学家迈克尔逊（A.A.Michelson）和莫雷（E.W.Morley）合作，为研究“以太漂移实验而设计制造出来的精密光学仪器。

用它可以高度准确地测定微小长度、光的波长、透明体的折射率等。

后人利用该仪器的原理，研究出了多种专用干涉仪，这些干涉仪在近代物理和近代计量技术中被广泛应用。

1.干涉仪的光学结构迈克尔逊干涉仪的光路和结构如图1与2所示。

M1、M2是一对精密磨光的平面反射镜，M1的位置是固定的，M2可沿导轨前后移动。

G1、G2是厚度和折射率都完全相同的一对平行玻璃板，与M1、M2均成45°角。

G1的一个表面镀有半反射、半透射膜A，使射到其上的光线分为光强度差不多相等的反射光和透射光；G1称为分光板。

当光照到G1上时，在半透膜上分成相互垂直的两束光，透射光（1）射到M1，经M1反射后，透过G2，在G1的半透膜上反射后射向E；反射光（2）射到M2，经M2反射后，透过G1射向E。

由于光线（2）前后共通过G1三次，而光线（1）只通过G1一次，有了G2，它们在玻璃中的光程便相等了，于是计算这两束光的光程差时，只需计算两束光在空气中的光程差就可以了，所以G2称为补偿板。

当观察者从E处向G1看去时，除直接看到M2外还看到M1的像M1ˊ。

于是（1）、（2）两束光如同从M2与M1ˊ反射来的，因此迈克尔逊干“形成”的空气薄膜的干涉等效。

反射镜M2的移动采用蜗轮蜗杆传动系统，转动粗调手轮（2）可以实现粗调。

M2移动距离的毫米数可在机体侧面的毫米刻度尺（5）上读得。

通过读数窗口，在刻度盘（3）上可读到0.01mm；转动微调手轮（1）可实现微调，微调手轮的分度值为1×10-4mm。