牛顿环测曲率半径Newton ring experiment牛顿环是牛顿在1675年观察到的，到19世纪初由科学家杨氏用光的波动理论解释了牛顿环干涉现象。
【实验目的】理解光的干涉 使用读数显微镜 牛顿环干涉法测量曲率半径【实验原理】空气薄层 明暗相间、内疏外密的同心圆环干涉图象 等厚干涉干涉条纹形成条件为：⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧+==+= 为暗环 为明环2)12(22λδλδλδK K dK Kλλλ)(4)(2222?2n m D D n m r r R K r R nm n m K --=--=−→−=【仪器介绍】读数显微镜、钠灯、牛顿环牛顿环【实验内容】1.按要求布置好器件；2.观测牛顿环干涉条纹：调节目镜筒上的45°平板玻璃，使光垂直照在平凸透镜装置上，牛顿环放到载物平台上，调节目镜焦距清晰地看到十字叉丝和黄色背景，然后由下向上移动显微镜镜筒看清牛顿干涉环；3.测量牛顿环直径：取m =24，n=15,转动测微手轮使十字叉丝向左移动到第27环，再倒回到24环，使十字叉丝与暗环的左侧相切,读出x 24左，逐条依次测量x 24左，直到读出x 15左，继续向原方向转动测微手轮，越过牛顿环的中心区域至第15环（右侧相切），读出x 15右，直至x 24右。
将数据填入绘制的表格中。
右右右左左左 242315152324,,...,;,...,,x x x x x x ↔ 注意：① 十字叉丝跟暗环相切； ② 十字叉丝尽量过圆心；③ 中心明环或暗环的环序数K=0；④ 读数跟螺旋测微计一样，估读到0.001mm 。
【数据处理及误差计算】①计算||右左K K K x x D -=②采用逐差法192418231722162115205,22 （课堂完成） =--n m D D n m ③求22nm D D -. ④代入公式λ)(422n m D D R n m --=，其中589.30nm =λ求出R .⑤用书本上的第六页公式0-12求)(22n m D D -的不确定度22nm D D -∆，其中n=5,t=1.14. ⑥把22nm D D -∆代入公式λ)(422n m R n m D D -∆=∆-，得出不确定度. ⑦求得结果R R R ∆±=. ⑧计算百分差%100)(⨯-=标标R R R r δ 【注意事项】1.测量时只能往一个方向缓慢转动读数显微镜的测微手轮，不可反转，以免带来空程差。
实验 3 光的干涉--牛顿环实验【背景】牛顿环是牛顿1675年在制作天文望远镜时，偶然将一个望远镜的物镜放在平板玻璃上最早发现并进行研究的，但由于他主张光的微粒说而未能对这种物理现象作出正确的解释。
牛顿环是一种光的干涉现象，它证实了光的波动性。
牛顿环的干涉在测量和光学加工技术上有着重要的应用，如检验光学元件的球面度、平整度、光洁度等。
本实验是用牛顿环来测量透镜的曲率半径。
【实验目的】1.观察和研究光的等厚干涉现象及其特点，加深对光的干涉理论的理解。
2.学习读数显微镜的使用方法。
3.用牛顿环测量透镜的曲率半径。
4.进一步用逐差法处理数据。
【实验仪器】读数显微镜，牛顿环装置，钠光灯。
【实验原理】当两束相干光在空间相遇时，就会形成明暗相间的干涉图像。
利用透明薄膜上下两表面对入射光的依次反射，入射光的振幅分解成具有一定光程差的几个部分，然后使它们相遇产生干涉。
这是产生干涉现象的一种重要方法。
若两束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。
这就是所谓等厚干涉。
牛顿环是这种干涉的一个典型。
牛顿环的装置是由待测平凸透镜和一块光学平玻璃板叠合在一个金属框架内组成的，如图1所示。
框架上有三个螺丝，用于调节平凸透镜与平玻璃板的接触状态。
在平凸透镜与平玻璃板之间有一层空气薄膜。
当一束单色平行光垂直入射时（如图2所示），入射光在空气薄膜的上表面被分成两束，一束被反射；另一束透过到空气薄膜的下表面再发生反射，与第一束反射光在空气薄膜的上表面附近相遇并发生干涉，形成明暗相间的干涉条纹。
（要求这层空气膜非常薄，以保证两束反射光是同一波列产生的。
产生干涉的必要条件是，由同一波列分解出来的两列子波列到达相遇点的光程差δ应小于原子发光的波列长度L。
）图1 牛顿环装置简图由波动光学的知识可知，上述两束相干光在B 点处的光程差δ为2e 2λ+=δ(1) 图2 牛顿环及其形成光路图 式中e 为B 点处的空气薄膜厚度，λ为入射光的波长，λ/2是由于光从光密媒质反射回光疏媒质时产生的半波损失。
§实验1用牛顿环测凸透镜的曲率半径“牛顿环”是一种用分振方法实现的等厚干涉现象，最早为牛顿所发现。
为了研究薄膜的颜色，牛顿曾经仔细研究过凸透镜和平面玻璃组成的实验装置。
他的最有价值的成果是发现通过测量同心圆的半径就可算出凸透镜和平面玻璃板之间对应位置空气层的厚度；对应于亮环的空气层厚度与1、3、5…成比例，对应于暗环的空气层厚度与0、2、4…成比例。
但由于他主张光的微粒说（光的干涉是光的波动性的一种表现）而未能对它作出正确的解释。
直到十九世纪初，托马斯．杨才用光的干涉原理解释了牛顿环现象，并参考牛顿的测量结果计算了不同颜色的光波对应的波长和频率。
干涉现象在科学研究和工业技术上有着广泛的应用，如测量光波的波长，精确地测量长度、厚度和角度，检验试件表面的光洁度，研究机械零件内应力的分布以及在半导体技术中测量硅片上氧化层的厚度等。
一、实验目的(1)用牛顿环观察和分析等厚干涉现象；(2)学习利用干涉现象测量凸透镜的曲率半径；(3)学会使用读数显微镜测距。
二、实验仪器（ ）型读数显微镜，钠光灯，牛顿环 (由平面镜和凸透镜组成，包括三爪式透镜夹和固定滑座)。
三、实验原理1.牛顿环：图2-1-2牛顿环图样图2-1-1牛顿环形成示意图在一块平面玻璃上安放上一焦距很大的平凸透镜，使其凸面与平面相接触，在接触点附近就形成一层空气膜。
当用一平行的准单色光垂直照射时，在空气膜上表面反射的光束和下表面反射的光束在膜上表面相遇相干，形成以接触点为圆心的明暗相间的环状干涉图样，称为牛顿环，其光路示意图和图样如图2-1-1和2-1-2。
2. 凸透镜的曲率半径与牛股顿换的关系： 如果已知入射光波长，并测得第k 级暗环的半径k r ，则可求得透镜的曲率半径R 。
但实际测量时，由于透镜和平面玻璃接触时，接触点有压力产生形变或有微尘产生附加光程差，使得干涉条纹的圆心和环级确定困难。
用直径m D 、n D ，有λ)(422n m D D R nm --=(2-1-1)此为计算R 用的公式，它与附加厚光程差、圆心位置、绝对级次无关，克服了由这些因素带来的系统误差，并且m D 、n D 可以是弦长。
