文档介绍：光的干涉——牛顿环与劈尖
前言:光的干涉是重要的光学现象之一,它为光的波动性提供了重要的实验证据。光的干涉现象广泛的应用于科学研究、工业生产和检测技术中,如用作测量光波波长,精确地测量微小物体的长度、厚度和角度,检测加工工件的光洁度和平整度及机械零件的内应力分布等。
目录
艾萨克牛顿简介
牛顿光学方面的成就
牛顿环拓展实验研究
光的干涉现象应用
实验心得
一、艾萨克·牛顿简介
艾萨克·牛顿(1643年1月4日~1727年3月31日)爵士,英国皇家学会会员,(ewton)是一位英格兰物理学家、数学家、天文学家、自然哲学家和炼金术士。他在1687年发表的论文《自然哲学的数学原理》里,对万有引力和三大运动定律进行了描述。这些描述奠定了此后三个世纪里物理世界的科学观点,并成为了现代工程学的基础。他通过论证开普勒行星运动定律与他的引力理论间的一致性,展示了地面物体与天体的运动都遵循着相同的自然定律;从而消除了对太阳中心说的最后一丝疑虑,并推动了科学革命。在力学上,牛顿阐明了动量和角动量守恒的原理。在光学上,他发明了反射式望远镜。
二、牛顿光学方面的成就
从1670年到1672年,牛顿负责讲授光学。在此期间,他研究了光的折射,表明棱镜可以将白光发散为彩色光谱,而透镜和第二个棱镜可以将彩色光谱重组为白光。
他还通过分离出单色的光束,并将其照射到不同的物体上的实验,发现了色光不会改变自身的性质。牛顿还注意到,无论是反射、散射或发射,色光都会保持同样的颜色。因此,我们观察到的颜色是物体与特定有色光相合的结果,而不是物体产生颜色的结果。
从这项工作中,他得出了如下结论:任何折光式望远镜都会受到光散射成不同颜色的影响,并因此发明了反射式望远镜(现称作牛顿望远镜)来回避这个问题。他自己打磨镜片,使用牛顿环来检验镜片的光学品质,制造出了优于折光式望远镜的仪器,而这都主要归功于其大直径的镜片。1671年,他在皇家学会上展示了自己的反射式望远镜。皇家学会的兴趣鼓励了牛顿发表他关于色彩的笔记,这在后来扩大为《光学》一书。但当罗伯特?胡克批评了牛顿的某些观点后,牛顿对其很不满并退出了辩论会。两人自此以后成为了敌人,这一直持续到胡克去世。
牛顿认为光是由粒子或微粒组成的,并会因加速通过光密介质而折射,但他也不得不将它们与波联系起来,以解释光的衍射现象。而其后世的物理学家们则更加偏爱以纯粹的光波来解释衍射现象。现代的量子力学、光子以及波粒二象性的思想与牛顿对光的理解只有很小的相同点。
牛顿环拓展实验研究
1. 新技术应用的背景
自从有了计算机技术的蓬勃发展, 图像处理技术的日趋完善,由于其具有很强的灵活度、较高的精度、较好再现性并且可以随时调整,而深入各个领域,例如在航空遥感、医用图像处理和工业领域中的应用等。如果将数字图像技术应用大学物理实验一些微细测量过程中,则可以大大降低操作者的操作强度。并且,由于其具有较高的测量精度,大大减小了在实验过程中的实验误差。
牛顿环干涉实验是目前高校普通物理实验中普遍开设的,足见其重要性和示范性。但是实验观测时还是采用显微镜和刻度尺这种传统的方式,存在一定的弊端,有待改进:,视场范围很窄。,容易疲劳,也容易记错条纹数 ,误