文档介绍：光的干涉--- 牛顿环、劈尖
常州工学院
物理实验中心
牛顿环是牛顿在光学中的一项精彩发现。17世纪初,物理学家牛顿在考察肥皂泡及其他薄膜干涉现象时,把一个玻璃三棱镜压在一个曲率已知的透镜上,偶然发现干涉圆环,并对此进行了实验观测和研究。
他发现,用一个曲率半径大的凸透镜和一个平面玻璃相接触,用白光照射时,在接触点周围出现明暗相间的同心彩色圆圈,用单色光照射,则出现明暗相间的单色圆圈。我们把这种干涉条纹称为“牛顿环”。
牛顿环是光的波动性的有力证据。但是,牛顿虽然发现了牛顿环,并作了精确的定量测量,可以说已经走到了光的波动说的边缘,但是由于他认识理念上的限制,他还是从所信奉的微粒说出发来解释牛顿环的形成。
历史上许多著名的物理学家从不同的角度对牛顿环进行过深入细致的研究:
杨氏利用牛顿环装置验证了相位跃变理论,并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。
阿拉戈由检验牛顿环的偏振状态,对光的微粒说理论提出了怀疑
裴索用牛顿环装置测定了纳黄双线的波长差
……
这些都推动了波动光学的发展。
利用牛顿环来测量平凸透镜曲率半径。
实验目的
学习使用读数显微镜,观察光波的两种等厚干涉现象——牛顿环、劈尖产生的干涉条纹;
利用等厚干涉测量平凸透镜曲率半径和薄纸厚度;
通过实验加深对等厚干涉现象的理解;
学习用逐差法处理实验数据。
基本理论
仪器介绍
实验原理
实验步骤
数据处理
问题思考
基本理论
等厚干涉
半波损失
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等厚干涉
平行光照射到薄介质上,介质上下表面反射的光会在膜表面处发生干涉。介质厚度相等处的两束反射光有相同的相位差,也就具有相同的干涉光强度,这就是等厚干涉。
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半波损失
波传播过程中,遇到波疏介质反射,反射点入射波与反射波有相同的相位。波由波密介质反射,反射点入射波与反射波的相位差π,光程差为λ/2,即产生了半波损失。
对光波说,来自大折射率介质的反射具有半波损失。
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仪器介绍
读数显微镜
钠灯
牛顿环
劈尖
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