等厚干涉实验报告
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南昌大学物理实验报告
课程名称：大学物理实验（下）_____________实验名称：等厚干涉____________
学院：信息工程学院专业班级：
学生姓名：学号：_
实验地点：基础实验大楼B313 座位号：___ 实验时间：第6周星期三下午三点四十五分_______
3. 用干涉法测量透镜的曲率半径以及测量物体的微小直径或厚度。
二、实验原理：
1.等厚干涉
光的等厚干渉，是利用透明薄膜的上下两表面对入射光依次反射，反射光相遇时发生的物理现象，干涉条件取决于光程差，光程差又取决于产生反射光的薄膜厚度，同一干涉条纹所对应的薄膜厚度相等，所以叫做等厚干渉。
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1
2. 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。
图3
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-e 2
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。
如图4所示，劈尖干涉也是一种等厚干涉，其同一条纹是由劈尖相同厚度处的反射光相干产生的,其形状决定于劈尖等厚点的轨迹,所以是直条纹。
与牛顿环类似,劈尖产生暗纹条件为
2ｅ＋λ/2=(2ｋ＋1)λ/2
与k级暗纹对应的劈尖厚度
e=kλ/2
设薄片厚度d,从劈尖尖端到薄片距离L,相邻暗纹间距ΔL,则有
d=(L/ΔL)/(λ/2)
图4 图5
三、实验仪器：
牛顿环装置、劈尖，读数显微镜、钠光灯和电源等。
四、实验内容和步骤：
（Ⅰ）、利用牛顿环测定透镜的曲率半径
1、启动钠光灯电源，利用自然光或灯光调节牛顿环装置，均匀且很轻地调节装置上的三个螺丝，使牛顿环中心条纹出现在透镜正中，无畸变，且为最小。
2、前后左右移动读数显微镜，轻轻转动镜筒上的４５°反光玻璃，使钠光灯正对45°玻璃。
直至眼睛看到显微镜视场较亮，呈黄色。
3、把牛顿环装置放在读数显微镜的物镜下，将显微镜筒放至最低，然后慢慢升高镜筒，看到条纹后，来回轻轻微调，直到在显微镜整个视场都能看到非常清晰的干涉条纹，观察并解释干涉条纹的分
七、思考题：
1.牛顿环的中心在什么情况下是暗的？什么情况下是亮的？
如果是空气膜的话，由于半波损失，中心是暗点，如果中心是介质膜，且介质的折射率小于牛顿环的话，由于两次半波损失，中心为亮的。
2.实验中遇到下列情况，对实验结果是否有影响？为什么？
(1)牛顿环中心是亮斑不是暗斑
不会影响实验，中心是亮还是暗由环下的那层介质决定。
(2)测各个直径时，十字刻线交点未通过圆环中心，因而测量的是弦而不是真正的直径
会影响，弦偏小，计算时需要直径，会导致误差。
3.怎样用牛顿环测量未知光波波长？
只要测出透镜表面的曲率半径,测出每一级条纹的半径r，根据牛顿环的公式 r=(kRλ)^(1/2)，就能推算出λ。
八附上原始数据;。
