文档介绍：等厚干涉是薄膜干涉的一种。当薄膜层的上下表面有一很小的倾角时,从光源发出的光经上下表面反射后在上表面附近相遇时产生干涉,并且厚度相同的地方形成同一干涉条纹,这种干涉就叫等厚干涉。其中牛顿环是等厚干涉的一个最典型的例子,最早为牛顿所发现,但由于他主张的微粒学说而未能对它做出正确的解释。光的等厚干涉原理在生产实践中具有广泛的应用,它可用于检测透镜的曲率,测量光波波长,精确地测量微小长度、厚度和角度,检验物体表面的光洁度、平整度等。【实验目的】,了解等厚干涉的特点。。。。【实验原理】牛顿环是由一块曲率半径较大的平凸玻璃,以其凸面放在一块光学平板玻璃上构成的,这样平凸玻璃的凸面和平板玻璃的上表面之间形成了一个空气薄层,其厚度由中心到边缘逐渐增加,当平行单色光垂直照射到牛顿环上,经空气薄膜层上、下表面反射的光在凸面处相遇将产生干涉。其干涉图样是以玻璃接触点为中心的一组明暗相间的同心圆环(如图9-2所示)。这一现象是牛顿发现的,故称这些环纹为牛顿环。图9-1产生牛顿环的光路示意图图9-2牛顿环如图9-1所示,设平凸玻璃面的曲率半径为R,与接触点O相距为r处的空气薄层厚度为e,那么由几何关系:R2=(R-e)2+r2=R2–2Re+e2+r2因R》e,所以e2项可以被忽略,有(9-1)现在考虑垂直入射到r处的一束光,它经薄膜层上下表面反射后在凸面处相遇时其光程差d=2e+l/2其中l/2为光从平板玻璃表面反射时的半波损失,把(9-1)式代入得:(9-2)由干涉理论,产生暗环的条件为(K=0,1,2,3,¼)(9-3)从(9-2)式和(9-3)式可以得出,第K级暗纹的半径:(K=0,1,2,3,¼)(9-4)由上式可知,如果已知光波波长,只要测出rk,即可求出曲率半径R,反之,已知R也可由(9-4)式求出波长。但由于接触点处机械压力引起玻璃的形变,使得接触点不可能是一个理想点,而是一个明暗不清的模糊圆斑。或者接触点处不十分干净,空气间隙层中有了尘埃,附加了光程差,干涉环中心为一亮(或暗)斑。无法确定环的几何中心,因此我们通常取两个暗环直径的平方差来计算R。根据(9-4)式,第m环暗纹和第n环暗纹的直径可表示为:(9-5)(9-6)把(9-5)式和(9-6)式相减得到:则曲率半径(9-7)864572311——目镜;2——调焦手轮;3——物镜;4——450玻璃片;5——牛顿环仪;6——测微鼓轮;7——钠灯;8——支架图9-3测量牛顿环装置图上式说明,两暗环直径的平方差只与它们相隔几个暗环的数目(m-n)有关,而与它们各自的级别无关。因此我们测量时,只要测出第m环和第n环直径以及数出环数差m-n,即可计算出透镜的曲率半径R。用环数代替级数,而无须确定各环的级数,并且避免了圆心无法准确确定的困难。由于接触点处玻璃有弹性形变,因此在中心附近的圆环将发生移位,故拟利用远离中心的圆环进行测量。【实验仪器】读数显微镜,钠光灯(单色光源,λ=),牛顿环仪。读数显微镜是一种测量微小尺寸或微小距离变化的仪器。其结构见图9-3,它是有一个带十字叉丝的显微镜和一个螺旋测微装置所构成。显微镜包括目镜、十字叉丝和物镜。整个显微系统与套在测位螺感得螺母管套相固定。旋转