文档介绍：实验十二 等厚干涉——牛顿环、劈尖牛顿环与劈尖干涉都是由振幅分割法产生的等厚干涉。牛顿环在检验光学元件的球面度、材料的平整度、测量透镜的曲率半径等方面有着重要的应用,劈尖干涉常用于测定细丝直径及薄片的厚度,也可以用来检验光学元件表面的光洁度和平整度。【实验目的】一、观察牛顿环和劈尖产生的等厚干涉条纹并认识其特性;二、学****用干涉法测量透镜的曲率半径和薄片厚度(或微小直径);三、掌握使用读数显微镜的正确方法。【实验原理】 牛顿杯   一、牛顿环一块曲率半径较大的平凸透镜的凸面置于一光学玻璃板上,在透镜凸面和平玻璃板间就形成从中心向周边逐渐增厚的空气薄膜。当以平行单色光垂直入射时,入射光将在空气膜下缘面与上缘面反射的光,在空气膜上缘面附近相遇而干涉,出现以接触点为中心的一系列明暗交替的同心圆环,即牛顿环。如图所示,(b)可知  R2=r2+(R–e)2    其中R为透镜的曲率半径,与接触点相距r处的空气薄膜厚度为e,化简后得到r2=2eR- e2由于空气薄膜厚度远小于透镜的曲率半径,即e《R,则可略去二级小量e2。于是得e=r2/2R           ()由光路分析可知,与第k级条纹对应的两束相干光的光程差为()ek为第k级条纹对应的空气膜的厚度。将()代入(),得由干涉条件可知,暗纹的条件是,于是得(k=0,1,2…) ()观察牛顿环时将会发现,牛顿环中心不是一点,而是一个不甚清晰的,不完全规则的暗的或者亮的圆斑。其原因是透镜和平玻璃板接触时,由接触压力引起明显的表面形变,使接触处为一圆面,故其附近圆环的直径不能按式()计算;再则,镜面上可能有微小灰尘,“接触点”实际上有间隙,从而引起附加的光程差,这时也就不能确定某环的级数k。这些都会给测量带来较大的系统误差。根据()式,可得   , 两式相减,得,因m、n有着不确定性,利用这一相对性测量恰好消除了有绝对测量的不确定性带来的误差。又因暗环圆心不易确定,故取暗环的直径来替换半径,得因而,透镜的曲率半径R为()由至于测出的是近中心的干涉环的弦长而非真正的直径,这对实验结果并没有影响,从几何学上可以证明:任意两干涉环的直径的平方差等于它们的弦长的平方差。二、劈尖干涉将两块光学平玻璃板迭在一起,一端插入一薄片(或细丝等),则在两玻璃板间形成一空气劈尖。当用单色光垂直照射时,和牛顿环一样,在劈尖薄膜上下两表面反射的两束光发生干涉,产生平行于两块玻璃面交线的等距干涉条纹。两束反射光的光程差为形成暗条纹的条件为(k=0,1,2……)与k级暗条纹对应的薄膜厚度为()利用此式,可知相邻暗(或亮)条纹的空气薄膜厚度差为λ/2,相隔N级暗(或亮)条纹的空气薄膜厚度差为Nλ/2。                       劈尖干涉【实验仪器】读数显微镜、平面玻璃、钠光灯、牛顿环装置、薄纸片等。【实验内容】一、测透镜的曲率半径1、调整牛顿环装置手拿牛顿环装置,在自然光下可以看到一个圆形小黑点即牛顿环,适当调节框架上的三个螺丝的松紧程度,使小黑点移到中心(注意调节螺丝不能太紧)。2、调整读数显微镜                (1)打开钠光灯,预热3-5分钟;(2)调整读数显微镜镜筒位置,使其置于标尺中央25cm处,