PAGEPAGE4等厚干涉——牛頓環(huán)實(shí)驗(yàn)報(bào)告【關(guān)鍵詞】牛頓環(huán)、光的干涉現(xiàn)象【實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?1)用牛頓環(huán)觀察和分析等厚干涉現(xiàn)象；(2)學(xué)習(xí)利用干涉現(xiàn)象測(cè)量透鏡的曲率半徑；【實(shí)驗(yàn)原理】通常將同一光源發(fā)出的光分成兩束光，在空間經(jīng)過不同的路程后合在一起產(chǎn)生干涉。牛頓環(huán)是典型的等厚干涉現(xiàn)象。牛頓環(huán)實(shí)驗(yàn)裝置通常是由光學(xué)玻璃制成的一個(gè)平面和一個(gè)曲率半徑較大的球面組成，在兩個(gè)表面之間形成一劈尖狀空氣薄層。以凸面為例，當(dāng)單色光垂直入射時(shí)，在透鏡表面相遇時(shí)就會(huì)發(fā)生干涉現(xiàn)象，空氣膜厚度相同的地方形成相同的干涉條紋，這種干涉稱作等厚干涉。在干涉條紋是以接觸點(diǎn)為中心的一系列明暗相間的同心圓環(huán)，稱牛頓環(huán)。相關(guān)計(jì)算：由于透鏡表面B點(diǎn)處的反射光1和玻璃板表面C點(diǎn)的反射光2在B點(diǎn)出發(fā)生干涉，在該處產(chǎn)生等厚干涉條紋。按照波動(dòng)理論，設(shè)形成牛頓環(huán)處空氣薄層厚度為d，兩束相干光的光程差為：△=2d+λ/2=kλ當(dāng)適合下列條件時(shí)有△=2d+λ/2=kλ（1）(K=1，2，3，...明環(huán))△=2d+λ/2=(2k+1)λ/2（2）(K=1，2，3，...暗環(huán))式中λ為入射光的波長(zhǎng)，λ/2是附加光程差，他是由于光在光密介質(zhì)面上反射時(shí)產(chǎn)生的半波損失而引起的公式（2）表明，當(dāng)K=0時(shí)（零級(jí)），d=0，即平面玻璃和平凸透鏡接觸處的條紋為暗紋。光程差Δ僅與d有關(guān)，即厚度相同的地方干涉條紋相同。平凸透鏡曲率半徑的測(cè)量：由幾何關(guān)系，在B點(diǎn)可得：r2=R2-(R2-d2)=2Rd-d2因?yàn)镽>>d所以得上式表明d與成正比，說明離中心越遠(yuǎn)，光程差增加越快，干涉條紋越來越密。由公式：...(暗環(huán))可知：若測(cè)出第K級(jí)暗環(huán)的半徑，且單色光的波長(zhǎng)已知時(shí)，就能算出球面的曲率半徑R。但在實(shí)驗(yàn)中由于機(jī)械壓力引起的形變以及球面上可能存在的微小塵埃，使得凸面和平面接觸處不可能是一個(gè)理想的點(diǎn)，而是一個(gè)不很規(guī)則的圓斑，因此很難準(zhǔn)確測(cè)出的值。比較簡(jiǎn)單的方法是測(cè)量距中心較遠(yuǎn)處的牛頓環(huán)直徑。以暗環(huán)為例，當(dāng)測(cè)得較遠(yuǎn)的第K級(jí)和第K+M級(jí)的暗環(huán)直徑和時(shí)，由得若已知λ，則透鏡的曲率半徑R可用逐差法求得。也可由作圖法求透鏡的曲率半徑R，上式表明與K為線性關(guān)系，作~K圖，則圖的斜率為4Rλ,若已知λ則可求出凸透鏡的曲率半徑R?！緦?shí)驗(yàn)儀器】讀數(shù)顯微鏡鈉光燈平凸透鏡和平面玻璃（或牛頓環(huán)裝置）【實(shí)驗(yàn)內(nèi)容】1、調(diào)整測(cè)量裝置相對(duì)誤差：2.3%【誤差分析】觀察牛頓環(huán)時(shí)將會(huì)發(fā)現(xiàn)，牛頓環(huán)中心不是一點(diǎn)，而是一個(gè)不甚清晰的暗或亮的圓斑。其原因是透鏡和平玻璃板接觸時(shí)，由于接觸壓力引起形變，使接觸處為一圓面；又鏡面上可能有微小灰塵等存在，從而引起附加的程差，這都會(huì)給測(cè)量帶來較大的系統(tǒng)誤差。另外要用肉眼去觀察暗條紋，誤差會(huì)較大。【進(jìn)一步思考】牛頓環(huán)利用干涉原理，可進(jìn)行精密測(cè)量，具有多種用途。牛頓環(huán)裝置可用于檢驗(yàn)光學(xué)元件表面的平整度；若改變凸透鏡和平板玻璃間的壓力，條紋就會(huì)移動(dòng)，用此原理可精確測(cè)量壓力或長(zhǎng)度的微小變化；也可