牛顿环

牛顿环是一个薄膜等厚干涉现象。光的一种干涉图样，是一些明暗相间的同心圆环。用一个曲率半径很大的凸透镜的凸面和一平面玻璃接触，在日光下或用白光照射时，可以看到接触点为一暗点，其周围为一些明暗相间的彩色圆环；而用单色光照射时，则表现为一些明暗相间的单色圆圈。这些圆圈的距离不等，随离中心点的距离的增加而逐渐变窄。由球面上透射和平面上反射的光线相互干涉而形成的干涉条纹。其原理学习对波动光学的理解和应用具有重要作用。

牛顿环

• 实验目的
  • 1. 观察光的等厚干涉现象，加深对干涉原理的理解
  • 2. 学习用牛顿环测量透镜曲率半径的原理和方法
  • 3. 学会读数显微镜的调整和使用
• 实验原理
  • 结构
  • 光程差
    • • 亮环
      • 暗环
      • • • • 亮环半径
            • 暗环半径
              • • 直径
    • 等厚干涉
• 实验内容
  • 1. 打开Na光灯电源，预热3-5分钟。
  • 2. 调节半反半透镜的角度，使通过显微镜目镜观察时视场最亮。
  • 3. 观测读数显微镜视野中十字叉丝是否清晰，如果不清晰需旋转目镜镜头获得清晰的十字叉丝。
  • 4. 将牛顿环仪放在载物台上，使显微镜筒下降到接近玻璃片，然后缓慢上升，直到观察到干涉条纹，再微调半反半透镜角度和高度，使条纹达到最清晰的状态。
  • 5. 挪动牛顿环在载物台上的位置，使显微镜的十字叉丝与牛顿环中心重合，并使水平方向的叉丝与标尺平行。
  • 6. 中心大的暗斑标记为0级，外圈第一圈暗环记为第1级，第二圈暗环记为第2级，以此类推。转动读数显微镜测微鼓轮，同时数出十字叉丝移过的暗环数，直到与第20级暗环相切为止。
  • 7. 反向转动鼓轮，当叉丝竖线与第17级环相切时，记录下读数显微镜上的位置刻度x17，依次记录到第6级，标记为x17，x16， x15， … x7，x6 。 继续转动鼓轮，越过干涉圆环中心，记下另一侧的6级到17级的读数，标记为x’6，x’7，… x’16，x’17 。
    • • 27.453mm
• 数据记录与处理
  • 1. 实验数据记录(Na灯波长λ = 589.3nm)
  • 2. 处理数据，用逐差法计算曲率半径，并计算不确定度。
• 问题思考
  • 1. 为什么光程差中有半个波长，半波损失的条件有哪些？
  • 2. 牛顿环的中心级次是多少？是亮斑还是暗斑？你实验用的牛顿环中心是亮还是暗，为什么？