文档介绍：设计性实验论文论文题目: 用透射牛顿环测量平凸透镜的曲率半径专业: 物理学类年级: 20 11级姓名: 张凯学号: 20 11261028 山西大学物理电子工程学院 201 3年4月用透射牛顿环测量平凸透镜的曲率半径【摘要】牛顿环是一种分振幅等厚干涉现象,是光的波动性的一种表现。在观察牛顿环产生的干涉现象, 并用牛顿环测透镜的曲率半径的实验中, 一般采用在读数显微镜镜头与牛顿环仪间加一半反射玻璃片的光路, 即用反射光做牛顿环实验。本实验在反射牛顿环测平凸透镜曲率半径方法的基础上,用透射光观察等厚干涉现象—牛顿环,并且测出平凸透镜曲率的半径。两种方法都学****了读数显微镜的使用方法,研究了等厚干涉现象的规律和条件。在理论的基础上进一步理解了干涉条件,并且探讨了一个能观测到牛顿环现象的光强比条件。【关键词】牛顿环、等厚干涉、曲率半径【引言】本实验在进一步学****光路的基础上,用透射光观察等厚干涉现象即牛顿环。学****利用干涉现象测量平凸透镜的曲率半径。【实验仪器】读数显微镜、透射牛顿环仪、低压钠灯(中心波长 ) 【实验原理】 1. 牛顿环结构牛顿环实验装置如图 1 所示, 上部为一块曲率半径很大的平凸透镜, 下边为平板玻璃。在透镜及玻璃板之间形成一层空气薄膜,其厚度从中心接触点向边缘逐渐增大。当光从一种介质射入另一种介质中要发生折射现象, 在同一种介质中发生反射现象。若以平行单色光垂直照射到牛顿环上, 则光束 12 分别经空气层上、下表面反射且在上表面相遇,产生光的干涉。另外,入射光线经平凸透镜后,在空气膜上表面折射到空气膜中,光束到空气膜下表面时,发生反射和折射,一部分光束 1′,发生折射进入到平面玻璃中;另一部分光束 2′被玻璃板反射到空气膜中,在空气膜中继续前进到空气膜上表面时,又发生反射,又经空气膜到达空气膜下表面,进入玻璃中时发生折射,光束 1′和 2′产生光的干涉。图 , 故反射和透射光程差分 21 别为和可以知道,凡空气膜厚度 d 相同的地方均满足相同的干涉条件。又牛顿环空气膜的等厚轨迹是以透镜和玻璃板接触点为圆心的一系列同心圆,所以干涉条纹的形状也是以玻璃接触点为中心的一系列明暗相间的同心圆。对于反射光束,由于存在半波损失的附加光程差,在透镜与平玻璃的接触点处,干涉环中心为暗纹。对于折射光束,两次反射的半波损失相互抵消,故其干涉环中心为亮纹。由于空气隙的边界表面是弯曲的,干涉环之间的间距是不等的。由上可知:透射光干涉条纹与反射光干涉条纹明暗互补,在反射光为明环处,透射光为暗环。 ,但光量总值是守恒的。若以入射光束的强度为 1 ,则入射光反射一部分后剩下的折射光的相对强度为(1-ρ)。对于空气和玻璃的界面,设n 2=,n 1=1, 当光束正入射时,由菲涅尔光强反射率公式ρ=,则反射光线强度为ρ= ,折射光线强度为 1-ρ= 。在牛顿环干涉中,若利用反射光观察,空气膜表面附近的干涉条纹是由空气膜上下表面反射的两束光波相互干涉而成。如图 1所示,光束 1是入射光经 1次折射 1次反射后进入相干区域,干涉光的相对强度为ρ(1-ρ)= ;光束 2是入射光经3次折射 1次反射后进入相干