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 学号 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