文档介绍：实验十用牛顿环测透镜的曲率半径利用透明薄膜上下表面对入射光的依次反射, 入射光的振幅将分解成有一定光程差的几部分。若两束反射光在相遇时的光程差取决于产生反射光的薄膜厚度, 则同一干涉条纹所对应的薄膜厚度相同。这就是所谓的等厚干涉。牛顿为了研究薄膜颜色, 曾经用凸透镜放在平面玻璃上的方法做实验。他仔细观察了白光在空气薄层上干涉时所产生的彩色条纹,从而首次认识了颜色和空气层厚度之间的关系。 1675 年,他在给皇家学会的论文里记述了这个被后人称为牛顿环的实验,但是牛顿在用光是微粒流的理论解释牛顿环时却遇到困难。 19 世纪初,托马斯. 杨用光的干涉原理解释了牛顿环。一、实验目的 1 、观察牛顿环产生的等厚干涉现象,加深对等厚干涉原理的理解。 2 、掌握用牛顿环测量透镜曲率半径的方法。二、实验仪器牛顿环,钠光灯,测微目镜。三、实验原理 1 、牛顿环“牛顿环”是一种用分振幅方法实现的等厚干涉现象, 最早为牛顿所发现。为了研究薄膜的颜色, 牛顿曾经仔细研究过凸透镜和平面玻璃组成的实验装置。他的最有价值的成果是发现通过测量同心圆的半径就可算出凸透镜和平面玻璃板之间对应位置空气层的厚度; 对应于亮环的空气层厚度与 1、3、5…成比例,对应于暗环的空气层厚度与 0、2、4…成比例。但由于他主张光的微粒说( 光的干涉是光的波动性的一种表现) 而未能对它作出正确的解释。直到十九世纪初, 托马斯. 杨才用光的干涉原理解释了牛顿环现象, 并参考牛顿的测量结果计算了不同颜色的光波对应的波长和频率。牛顿环装置是由一块曲率半径较大的平凸玻璃透镜,将其凸面放在一块光学平板玻璃(平晶)上构成的,如图 所示。平凸透镜的凸面与玻璃平板之间形成一层空气薄膜, 其厚度从中心接触点到边缘逐渐增加。若以平行单色光垂直照射到牛顿环上, 则经空气层上、下表面反射的二光束存在光程差, 它们在平凸透镜的凸面相遇后, 将发生干涉。其干涉图样是以玻璃接触点为中心的一系列明暗相间的同心圆环( 如图 所示), 称为牛顿环。由于同一干涉环上各处的空气层厚度是相同的,因此称为等厚干涉。 2 、牛顿环测薄透镜曲率半径的原理如图 所示。将一块曲率半径 R 比较大的平凸透镜 AOB 的凸面放置在一块光学平板玻璃 CD 上,两者之间便形成一层空气薄膜,其厚度从中心接触点 O 到边缘逐渐增加。当用单色平行光从上面垂直照射时, 从空气薄膜上下两个表面反射的光束 1 和光束 2 之间便存在一定的光程差, 两者在透镜凸面上的某点相遇产生干涉。空气层厚度相同处干涉情况相同, 形成同一级干涉条纹, 因此这种干涉现象是典型的等厚干涉。而空气层厚度相同的点的轨迹是以接触点为中心的同心圆, 因此这种干涉图样是以接触点为中心的一系列明暗交替的同心圆环。这种圆环最早由牛顿发现,故称为牛顿环。单色光的波长如果用?表示, 则空气层厚度为h 处对应的两束相干光的光程差?(空气折射率近似为 1 )为 22 h ??? ?式中的 2 ?是由于光从光疏介质射向光密介质,在界面反射时有一位相为?的突变引起的附加光程差,称为半波损失。明条纹满足的条件为 22 h k ?? ?? ??( 1, 2, 3, ) k ? ???暗条纹满足的条件为 2 (2 1) 2