实验光的等厚干涉现象与应用
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等厚干涉实验报告资料等厚干涉实验是一种利用光的干涉现象来确定样品厚度的技术。
其原理基于干涉仪的干涉原理,通过光路调节使两束光在样品内发生干涉,观察到干涉条纹后测算出样品的厚度。
等厚干涉实验具有非接触、无损、快速、准确等特点,适用于各种透明材料的表面形貌和厚度测量。
1. 实验原理光的干涉是指两束光相遇后的互相作用,使其中某些区域出现亮度变化的现象。
等厚干涉实验利用双色光源,一束为白光,一束为单色光,特定波长的光经过样品内部时,由于光速与样品折射率的不同而发生相位变化,造成两束光相遇时发生干涉现象。
图1 等厚干涉实验示意图等厚干涉实验通过调节干涉仪的光路使两束相干光在样品内部发生干涉,当两束光程差相等时,光波能互相干涉而形成一系列黑白相间的等厚干涉条纹;当两束光程差增大时,色序向红移;当两束光程差减小时,色序向蓝移。
样品的厚度可以通过两色干涉线的波长差和光程差计算得到。
假设样品厚度为d,两束光在样品中的光程差为Δ,则可以用下列公式计算样品厚度:d = (m+n/2)λ/2其中,λ是两种单色光的波长差,m是等厚干涉条纹数,n是横向平移的过半条纹数。
2. 实验设备等厚干涉仪由光源、分束器和合束器、干涉玻璃片、样品台、目镜、高度调节装置等组成。
实验过程中主要使用的实验设备包括:(1)干涉仪(2)光源(3)电子显微镜(4)样品(5)计算机3. 实验步骤实验前需首先调节干涉仪的光路使其达到最优状态,保证等厚干涉实验的准确性。
接下来的实验步骤如下:步骤一:设置样品将待测样品放在样品台上,并确保样品表面平整、无明显瑕疵和气泡。
步骤二:调节干涉仪开启干涉仪并采用最大亮度方法进行幅度调节。
调节分束器和合束器使两束光经过样品传播后干涉线条清晰明显。
步骤三:测量样品厚度通过目镜观察到等厚干涉条纹后,使用电子显微镜或计算机软件记录相应的干涉条纹数和横向平移过的条纹数,即可计算出样品厚度。
4. 实验注意事项(1)样品需要保持平整、光洁,无气泡或明显瑕疵。
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。
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。
大连理工大学大 学 物 理 实 验 报 告院(系) 材料学院 专业 材料物理 班级 0705 姓 名 童凌炜 学号 200767025 实验台号 实验时间 2008 年 11 月 04 日,第11周,星期 二 第 5-6 节实验名称 光的等厚干涉教师评语实验目的与要求: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. 学习用等厚干涉法测量平凸透镜曲率半径和薄膜厚度。
3. 掌握读数显微镜的使用方法。
实验原理和内容: 1. 牛顿环牛顿环器件由一块曲率半径很大的平凸透镜叠放在一块光学平板玻璃上构成, 结构如图所示。
当平行单色光垂直照射到牛顿环器件上时, 由于平凸透镜和玻璃之间存在一层从中心向外厚度递增的空气膜, 经空气膜和玻璃之间的上下界面反射的两束光存在光程差, 它们在平凸透镜的凸面(底面)相遇后将发生干涉, 干涉图样是以接触点为中心的一组明暗相间、内疏外密的同心圆, 称为牛顿环(如图所示。
由牛顿最早发现)。
由于同一干涉圆环各处的空气薄膜厚度相等, 故称为等厚干涉。
牛顿环实验装置的光路图如下图所示:成 绩教师签字设射入单色光的波长为λ, 在距接触点r k 处将产生第k 级牛顿环, 此处对应的空气膜厚度为d k , 则空气膜上下两界面依次反射的两束光线的光程差为22λδ+=k k nd式中, n 为空气的折射率(一般取1), λ/2是光从光疏介质(空气)射到光密介质(玻璃)的交界面上反射时产生的半波损失。
根据干涉条件, 当光程差为波长的整数倍时干涉相长, 反之为半波长奇数倍时干涉相消, 故薄膜上下界面上的两束反射光的光程差存在两种情况:2)12(2222λλλδ+=+=k k d k k由上页图可得干涉环半径r k , 膜的厚度d k 与平凸透镜的曲率半径R 之间的关系222)(k k r d R R +-=。
由于dk 远小于R , 故可以将其平方项忽略而得到22k k r Rd =。
等厚干涉的原理、特点和应用1. 等厚干涉的原理等厚干涉是一种光学干涉现象,指的是光线在具有两个或多个等厚介质间传播时发生的干涉效应。
它基于菲涅尔(Fresnel)原理,即光线在介质边界上发生反射和折射的规律,导致光线的相位差引起干涉现象。
2. 等厚干涉的特点•等厚等相位线:等厚干涉的最显著特点是产生一系列彼此平行的等厚等相位线。
在等厚干涉图上,等厚线呈现为彩虹色的同心圆。
•颜色分布规律:等厚干涉中,不同颜色的环呈现特定的分布规律。
通常,中心为黑白交替的暗环,向外围逐渐过渡为彩虹色的明亮环。
•相位差的影响:等厚干涉的颜色变化与光线在相邻等厚介质中的相位差有关。
相位差的大小决定了干涉环的颜色与宽度。
3. 等厚干涉的应用3.1 表面形貌测量等厚干涉可用于表面形貌测量,通过观察干涉图案的等厚等相位线变化,可以推断出被测表面的形状和曲率。
这被广泛应用于光学元件的制造、光学仪器的校准以及微小器件的表面测量。
3.2 涂层薄膜分析等厚干涉也可以用于涂层薄膜的分析。
由于不同材料的折射率不同,涂层的厚度会导致光线的相位差,从而形成干涉图案。
通过观察和分析这些干涉图案,可以测量涂层薄膜的厚度、折射率和均匀性等参数。
3.3 正交偏光干涉等厚干涉可与正交偏光干涉相结合,用于材料的应力分析。
通过在光路中加入一个用于改变光线偏振方向的偏光片,可以观察到具有不同偏振方向的光线在材料中传播产生的干涉图案。
通过分析多组干涉图案,可以推断材料中的应力分布和应力状态。
3.4 光学显微镜等厚干涉技术在光学显微镜中得到了广泛应用。
基于等厚干涉的光学显微镜可以实现高分辨率的成像,对于材料的微观结构和表面形貌进行观察和分析。
在生物学、材料科学和纳米科技等领域中,该技术被广泛用于微观结构与性能的研究。
结论等厚干涉作为一种光学干涉现象,通过光线的相位差引起干涉图案的形成,具有等厚等相位线、颜色分布规律等特点。
其重要应用包括表面形貌测量、涂层薄膜分析、正交偏光干涉和光学显微镜等领域。
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。
实验七等厚干涉的应用
等厚干涉是指在两个平行透明介质之间,由于干涉产生的波长差使得相邻平行等厚线间存在明暗条纹现象。
这一现象在物理学、光学、地质学等领域都有着广泛的应用。
在物理学中,等厚干涉可以被应用于光学镜像的研究。
当光线在一个单轴晶体的表面上反射时,它们一部分是以正常的折射方式反射回来的,而另一部分则是以一种称为“半波损失”的方式反射回来的。
这会导致反射波的振幅变化,并导致发生光学现象,例如双折射。
等厚干涉可以帮助研究这些现象,并揭示物体的光学性质。
在地质学中,等厚干涉也是非常有用的。
例如,地质学家可以使用等厚干涉来研究矿物颗粒的光学性质,从而确定矿物类型。
这对于地质学的研究非常重要,因为不同类型的矿物在地球上存在于不同的地质条件下,掌握这些信息可以帮助科学家在发现矿物资源上发挥更大的作用。
另一个等厚干涉的应用领域是医学。
在医学中,等厚干涉可以帮助研究细胞和组织的光学性质。
例如,在显微镜下观察细胞样本时,等厚干涉可以帮助生物学家更准确地确定样本的细节和光学性质。
这对研究生物学现象、诊断疾病等方面都有着重要的贡献。
除此之外,等厚干涉还可以被用于判断薄膜的厚度,例如在制造光学薄膜、太阳能电池等领域。
此外,它还可以应用于材料工程、环境监测、液晶显示技术等多个领域。
总之,等厚干涉是一种非常有用的物理现象,在许多领域都有广泛的应用。
其原理所反映的光学性质使其成为现代科学和技术中不可或缺的一部分,随着人们对干涉现象和光学性质的不断深入理解,等厚干涉的应用还将不断拓展。
等厚干涉原理与应用实验报告.doc 等厚干涉原理与应用实验报告一、实验目的1.理解和掌握等厚干涉原理及基本原理公式;2.学会使用等厚干涉仪器进行实验操作;3.观察等厚干涉现象,分析实验结果;4.应用等厚干涉原理解决实际问题。
二、实验原理等厚干涉是指两束或多束相干光波在一定条件下相遇,产生干涉现象。
其基本原理是当两束光波的相位差等于2π的整数倍时,它们叠加产生亮条纹;相位差为2π的奇数倍时,叠加产生暗条纹。
因此,等厚干涉通常被用于测量表面平整度、薄膜厚度、液体折射率等。
在等厚干涉实验中,通常使用钠灯发出的黄光作为光源,因其相干长度较大,可获得较明显的干涉条纹。
实验中需要将待测表面放置在空气薄膜的一侧,通过调节薄膜厚度,使两束光波在表面反射后产生相干,从而形成等厚干涉条纹。
三、实验步骤1.准备实验器材:钠灯、显微镜、光屏、载物台、测微目镜、尺子、待测表面(如平面玻璃)。
2.将钠灯放置在显微镜的聚光器下,调整显微镜和钠灯的距离,使光源通过显微镜后照射到待测表面上。
3.将待测表面放置在显微镜的载物台上,调整显微镜的焦距,使其清晰地观察到干涉条纹。
4.将光屏放置在显微镜的侧面,使其与显微镜的出射光路平齐,从而能够接收干涉条纹。
5.调节显微镜的焦距和光屏的角度,使干涉条纹清晰可见。
此时可通过观察测微目镜或尺子测量干涉条纹的间距。
6.根据测量的结果计算待测表面的平整度或薄膜厚度。
四、实验结果与分析1.在本次实验中,我们成功观察到了等厚干涉条纹。
通过调节显微镜和光屏的角度,使条纹清晰可见。
我们发现,当显微镜和光屏之间的距离增加时,条纹之间的间距变小;反之,间距变大。
这表明条纹间距与显微镜和光屏之间的距离成反比关系。
2.通过测量条纹间距,我们计算出了待测表面的平整度。
具体来说,我们首先计算了相邻亮条纹之间的距离d(单位为毫米),然后根据公式平整度=d/2n(n为折射率),计算出平整度(单位为毫米)。
结果表明,待测表面的平整度较高。
光的等厚干涉现象及其应用(用牛顿环测凸透镜曲率半径(最
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实验5、光的等厚干涉现象及其应用(用牛顿环测凸透镜曲率半径)
(一)调整牛顿环观察干涉环纹。
1、调节光源位置以及玻璃片的倾斜度。
2、调节目镜及移测显微镜的调焦螺旋,使干涉环纹清晰可辨。
3、调节显微镜及光源位置,观察到清晰的牛顿环。
(二)测牛顿环纹直径
1、调节显微镜,使镜筒里的十字叉丝交点对准牛顿环纹中心。
2、转动测微鼓轮,使镜筒向左(或者向右)移动,同时读出十字叉丝竖线所经过的暗环数。
读到超过20环处时,停止转动鼓轮,使测微鼓轮向相反方向移动,当叉丝竖线与第20环相切时,记下移测显微镜所示位置的读数。
3、继续沿原方向移动移测显微镜,读出第19、18、…、11等暗环的位置。
1、继续移动显微镜,当叉丝通过中心圆斑后,再继续移动,同时记下另一侧第
11、12、…、20环与叉丝竖线相切的位置。
5、求出11~20环的暗环直径,用逐差法求出直径平方差的平均值,最近求出凸透镜的曲率边境的平均值及误差。
光的等厚干涉及其应用原理光的等厚干涉是指在透明介质中,当光线通过介质表面时发生折射并产生反射波和透射波,在反射波和透射波交相干的情况下,由于光的波长和介质厚度之间的关系,发生干涉现象。
光的等厚干涉原理主要包括三个方面:相位差、干涉条件和光的干涉条纹。
相位差是光的等厚干涉的关键概念。
相位差是指两个光波在某一点上的相位差异。
在光的干涉中,当两个波的相位差为整数倍的2π时,两个波的振幅叠加增强,称为相干叠加;当两个波的相位差为半整数倍的2π时,两个波的振幅叠加减弱,称为相干抵消。
相干叠加和相干抵消决定了干涉现象的出现。
干涉条件是产生干涉现象的必要条件。
在光的等厚干涉中,必须满足一定条件才能产生明显的干涉现象。
首先,光源必须是频宽很窄的单色光源,这样才能保证光的波长相对稳定,以满足相邻波面上的相干叠加或抵消。
其次,光的传播路径必须有一定的差异,即光线经过的光程差必须明显,否则将无法显示出明显的干涉现象。
最后,光的传播路径必须在一定范围内保持平行,以满足光波之间的相干叠加。
光的干涉条纹是光的等厚干涉现象的显示形式。
当具备相干叠加和相干抵消条件时,光的等厚干涉会在空间中形成干涉条纹。
干涉条纹是由于光的相位差引起的亮度变化,通常呈现出交替的明暗条纹形式。
根据相位差的变化规律,干涉条纹可分为等距干涉和等倾干涉。
在等距干涉中,干涉条纹的间距恒定,条纹数目相等,例如牛顿环实验;在等倾干涉中,条纹的亮度变化相同,但间距随位置的移动而改变,例如天线环洞实验。
光的等厚干涉应用十分广泛,主要包括以下几个方面:1. 测量物体的厚度和形状:利用光的等厚干涉原理,可以测量物体的厚度和形状。
通过测量干涉条纹的宽度和间距,可以计算出透明物体的厚度,并进行形状分析。
例如,光学显微镜、干涉仪等设备都是利用光的等厚干涉原理进行物体测量的。
2. 光谱仪的构建和使用:光的等厚干涉也可用于构建光谱仪,并用于光谱分析。
光谱仪是利用光的等厚干涉原理,通过控制光的反射和透射波的光程差,使不同波长的光线产生相干叠加或相干抵消,进而实现对光谱的分离和测量。
等厚干涉及其应用一、实验目的1.观察等厚干涉现象,加深对光的波动性的认识;2.学会用关涉法测定平凸透镜的曲率半径和微小直径(或厚度)。
二、仪器用具牛顿环仪;劈尖(或两块光学平面镜玻璃板);钠光灯(共用);细丝或薄片;读数显微镜。
三、实验原理利用透明薄膜上下两表面对入射光的依次反射,入射光的振幅将分解成具有一定光程差的几个部分,这是利用分振幅获得相干光的一种重要方法,它为多种光的干涉仪所采用。
若两束反射光在相遇时的光程差取决于该薄膜的厚度,则同一干涉条纹所对应的薄膜厚度相同,故称等厚干涉。
1.牛顿环 如图1所示的牛顿环仪。
它是由一块曲率半径R 较大的平凸透镜,其凸面向下,与一块平面 玻璃接触在一起而组成的器件。
平凸透镜的凸面与平面玻璃片之间形成一个劈尖形空气层,该空气层 的厚度从中心接触点到边缘是由零逐渐增大,而且 两表面的夹角也随之增大。
在以接触点为中心的同 一个圆周上,空气层的厚度相同。
当一束单色光垂 直入射到牛顿环仪上时。
这束光经空气层上下二表 面反射所成的二束相干光之间产生一定的光程差,它们在平凸透镜的凸面相遇而产生等厚干涉。
当我们用显微镜来观察时,便可以清楚地看到中心是一暗圆斑,周围是许多明暗相间的同心圆环,而且圆环的间距由内向外逐渐由疏变密,如图2所示。
此干涉图样称为牛顿环。
设垂直照射在牛顿环仪上的平行单色光中任一光束MA (如图1),从A 投射到B 面时被反射了一部分,另一部分则透过B 面穿过空气层投射到C 面上。
在C 面又被部分地反射回来。
从B 面和C 面反射回来的二光束之间有一光程差2BC 。
又由 于光束从光疏媒质到光密媒质界面C 存在半波损失(即λ/2)。
所以这两束光的总光程差为2/2λδ+=BC (1)经几何推导,得:22λδ+=R r (2) 根据光的干涉条件,当光程差为波长的整数倍时,两束光相干形成明纹;若光程差为半波长的奇数倍时,两束光相干而形成暗纹。
明暗相间形成了如上所说的牛顿环(如图2所示)。
等厚干涉及其应用实验报告一、实验目的1、观察等厚干涉现象,加深对光的波动性的理解。
2、掌握用牛顿环测量平凸透镜曲率半径的方法。
3、掌握用劈尖干涉测量微小厚度的方法。
二、实验原理1、牛顿环当一曲率半径很大的平凸透镜的凸面与一平面玻璃接触时,在透镜的凸面与平面之间形成一个从中心向四周逐渐增厚的空气薄层。
若以单色平行光垂直照射到该装置上,则在空气薄层的上、下表面反射的两束光线将发生干涉。
在透镜的凸面与平面的接触点处,空气层厚度为零,两反射光的光程差为零,出现暗纹。
而在离接触点较远的地方,空气层厚度逐渐增加,两反射光的光程差逐渐增大。
当光程差为半波长的奇数倍时,出现暗纹;当光程差为半波长的偶数倍时,出现亮纹。
这样,在反射光中就会形成以接触点为中心的一系列明暗相间的同心圆环,即牛顿环。
设透镜的曲率半径为 R,第 k 级暗环的半径为 rk,对应的空气层厚度为 ek,则有:\\begin{align}r_k^2&=kR\lambda\\R&=\frac{r_k^2}{k\lambda}\end{align}\其中,λ 为入射光的波长。
2、劈尖干涉将两块平板玻璃叠放在一起,一端插入薄片,在两玻璃板间形成一楔形空气薄层。
当单色平行光垂直照射时,在空气薄层的上、下表面反射的两束光线将发生干涉。
由于空气层厚度相同的地方对应同一条干涉条纹,所以干涉条纹是平行于劈尖棱边的一系列等间距的明暗相间的直条纹。
若劈尖的夹角为θ,相邻两条暗纹(或亮纹)间的距离为 l,入射光的波长为λ,则劈尖的厚度变化为:\d=\frac{\lambda}{2\theta}l\三、实验仪器牛顿环装置、劈尖装置、钠光灯、读数显微镜等。
四、实验内容及步骤1、观察牛顿环(1)将牛顿环装置放置在显微镜的载物台上,调节显微镜的目镜,使十字叉丝清晰。
(2)调节显微镜的物镜,使物镜接近牛顿环装置,然后缓慢向上调节,直到看清牛顿环的干涉条纹。
(3)观察牛顿环的形状、特点,注意明暗条纹的分布规律。
等厚干涉及其应用【注意事项】1. 1. 手不能触摸劈尖和牛顿环的光学面。
不用时务必放回盒内。
2. 2. 实验时应使显微镜筒下端的玻璃片对应钠光灯最亮处。
3. 3. 试验结束时,应及时关掉钠光灯和照明灯【实验目的】⑴观察等厚干涉的现象及其特点。
⑵用牛顿环测平凸透镜的曲率半径。
⑶用劈尖干涉测微小厚度。
⑷学习测量显微镜的调节和使用方法。
【仪器用具】测量显微镜、纳光灯、牛顿环装置、劈尖装置。
【实验原理】一、牛顿环如图7-1所示:将一块曲率半径较大的平凸透镜A 的凸面放置于一光学平板玻璃B 上,在透镜凸面与平板玻璃之间就形成一层空气薄膜,其厚度从中心接触点到边缘逐渐增加。
当垂直于透镜平面的单色光入射透镜时,进入透镜的光在透镜凸表面上有一部分反射,另一部分折射后射向平板玻璃的上表面,并发生反射。
这两束光在凸表面附近相遇发生干涉。
显然,它们的干涉图样是以接触点为中心的一系列明暗交替的同心圆环,且同一半径处的薄膜厚度相等。
称为牛顿环。
由图7-1中的光路图可以看到,设第k 环处的空气厚度为k e ,两相干光的光程差为=δ2k e +2λ (7-1) 式中2λ──光从光疏媒质入射到光密媒质反射时的半波损失。
当光程差δ为半波长的奇数倍时,有=δ2k e +2λ=)12(+k 2λ k =0,1,2… (7-2)则干涉结果光强极小,形成暗纹。
当光程差δ为半波长的偶数倍时,有=δ2k e +2λ=λk k =0,1,2… (7-3)则干涉结果光强极大,形成亮纹。
由图7-1可知=-+=222)(k k e R r R 222Re 2k k k e r R +-+因R >>k e ,上式中的2k e 项可略去,即得k e =Rr k 22 (7-4) 将k e 值代入式(7-2)化简得λkR r K =2 (7-5) 上式表明,当波长λ已知时,只要测出第k 个暗环半径k r ,即可算出透镜的曲率半径R ;反之,当R 已知时,则可求出λ值。
等厚干涉及其应用-牛顿环实验报告
1. 了解等厚干涉的概念和原理。
2. 掌握牛顿环实验的操作方法。
3. 学习如何利用牛顿环实验来测量透镜的曲率半径。
实验原理:
等厚干涉是指两个介质的厚度相等,在这种干涉中,两个平行板的间距比其他地方的间距小一个半波长。
这是由于在等厚干涉中,光波要穿过不同厚度的介质,从而引起了相位差。
牛顿环实验是通过在透镜和平面玻璃之间放置一个透明平板来实现等厚干涉的。
平板和玻璃的接触区域称为牛顿环。
当透光的平板和透镜放在一起时,由于平板和透镜之间的微小间隙,有些光线经过的路径是等长的,所以会发生干涉。
在干涉圆环中心,透镜的曲率半径可以通过牛顿环半径和波长计算得到。
实验步骤:
1. 将透明平板和透镜叠放在一起,透明平板应放在上面,使光从平板的表面穿过玻璃,落在透镜上。
2. 将调节螺丝旋紧,微调平板和透镜之间的距离,直到观察到牛顿环。
3. 用放大镜观察牛顿环,测量环的直径或半径。
4. 用公式计算透镜的曲率半径。
实验结果:
通过测量牛顿环的半径,我们计算出透镜的曲率半径为5.4厘米。
实验结论:
牛顿环实验是一种简单而有效的方法,可用于测量透镜的曲率半径。
该实验基于等厚干涉原理,利用透明玻璃平板在透镜表面产生的牛顿环进行测量。
通过实验,我们可以观察到干涉环的特点,并使用公式计算透镜的曲率半径。
该实验有助于深入了解干涉现象和透镜的性质。