文档介绍：大连理工大学成绩老师签字大学物理实验报告院(系)材料学院专业材料物理班级0705姓名童凌炜学号67025试验台号试验时间年11月04日,第11周,星期二第5-6节试验名称光等厚干涉老师评语试验目标和要求:观察牛顿环现象及其特点,加深对等厚干涉现象认识和了解。学****用等厚干涉法测量平凸透镜曲率半径和薄膜厚度。掌握读数显微镜使用方法。试验原理和内容:牛顿环牛顿环器件由一块曲率半径很大平凸透镜叠放在一块光学平板玻璃上组成,结构图所表示。当平行单色光垂直照射到牛顿环器件上时,因为平凸透镜和玻璃之间存在一层从中心向外厚度递增空气膜,经空气膜和玻璃之间上下界面反射两束光存在光程差,它们在平凸透镜凸面(底面)相遇后将发生干涉,干涉图样是以接触点为中心一组明暗相间、内疏外密同心圆,称为牛顿环(图所表示。由牛顿最早发觉)。因为同一干涉圆环各处空气薄膜厚度相等,故称为等厚干涉。牛顿环试验装置光路图以下图所表示:设射入单色光波长为λ,在距接触点rk处将产生第k级牛顿环,此处对应空气膜厚度为dk,则空气膜上下两界面依次反射两束光线光程差为式中,n为空气折射率(通常取1),λ/2是光从光疏介质(空气)射到光密介质(玻璃)交界面上反射时产生半波损失。依据干涉条件,当光程差为波长整数倍时干涉相长,反之为半波长奇数倍时干涉相消,故薄膜上下界面上两束反射光光程差存在两种情况:K=0,1,2,….,暗环K=1,2,3,….,明环由上页图可得干涉环半径rk,膜厚度dk和平凸透镜曲率半径R之间关系。因为dk远小于R,故能够将其平方项忽略而得到。结合以上两种情况公式,得到:,由以上公式课件,rk和dk成二次幂关系,故牛顿环之间并不是等距,且为了避免背光原因干扰,通常选择暗环作为观察对象。而在实际中因为压力形变等原因,凸透镜和平板玻璃接触不是一个理想点而是一个圆面;另外镜面沾染回程会造成环中心成为一个光斑,这些全部致使干涉环级数和半径无法正确测量。而使用差值法消去附加光程差,用测量暗环直径来替换半径,全部能够降低以上类型误差出现。由上可得:式中,Dm、Dn分别是第m级和第n级暗环直径,由上式即可计算出曲率半径R。因为式中使用环数差m-n替换了级数k,避免了圆环中心及暗环级数无法确定问题。凸透镜曲率半径也能够由作图法得出。测得多组不一样Dm和m,依据公式,可知只要作图求出斜率,代入已知单色光波长,即可求出凸透镜曲率半径R。劈尖将两块光学平玻璃叠合在一起,并在其另一端插入待测薄片或细丝(尽可能使其和玻璃搭接线平行),则在两块玻璃之间形成以空气劈尖,以下图所表示:当单色光垂直射入时,在空气薄膜上下两界面反射两束光发生干涉;因为空气劈尖厚度相等之处是平行于两玻璃交线平行直线,所以干涉条纹是一组明暗相间等距平行条纹,属于等厚干涉。干涉条件以下:k=0,1,2,…可知,第k级暗条纹对应空气劈尖厚度为由干涉条件可知,当k=0时d0=0,对应玻璃板搭接处,为零级暗条纹。若在待测薄物体出出现是第N级暗条纹,可知待测薄片厚度(或细丝直径)为实际操作中因为N值较大且干涉条纹细密,不利于N值正确测量。可先测出n条干涉条纹距离l,在测得劈尖交线到薄片处距离为L,则干涉条纹总数为:代入厚度计算式,可得厚度/直径为:关键仪器设备:读数显微镜,纳光灯,牛顿环器件,劈尖器件。步骤和操作方法:牛顿环直径测量准备工作:点亮并预热纳光