大学物理创新实验论文

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1、牛顿环侧波长牛顿环侧波长陆勇彭鹏安全寿重庆交通大学土木建筑学院，重庆400074摘要：该实验运用了精密的光学仪器，利用光的等厚干涉及半波损失，通过光程差再加以近似计算从而得出未知光的波长。还可以利用实验所得到的牛顿环干涉图样进行更深一步的分析从而达到深刻理解等厚干涉原理的目的。关键字：条纹，透镜，曲率半径，波长NewtonringlateralwavelengthLuyongPengpengAnquanshouChongqingjiaotonguniversityinstituteofcivileng

2、ineeringandconstruction,Chongqing400074Abstract:theexperimentusingsophisticatedopticalinstruments,makeuseoflightthicknessdryinvolvinghalfwaveloss,throughthelightChengsentittolifeagainunknownapproximatecalculationandconcludedthatthewavelengthoflight.Stil

3、lcanusethefokker-planckequationofNewtonringdryWadepatternforfurtheranalysisthusreachprofoundunderstandingthicknessinterferenceprincipleofpurpose.Keyword:stripe,lens,thecurvatureradius,thewavelengths1．引言将一曲率半径很大的平凸面透镜叠放在一平面玻璃板上，在两者之间就形成一个上表面为球面，下表面为平面的空气

4、薄层，一束单色平行光垂直入射到平凸透镜8牛顿环侧波长上，在空气薄层上下表面反射的两束光在空气层的上表面附近相遇，形成以接触点为中心的明暗相间的同心环状条纹。这些环状条纹最初是由牛顿发现的，后人称之为牛顿环。在实验中，人们常用它来测定曲率半径很大的透镜的曲率半径，入射光波长或介质的折射率。2．实验设计2.1实验目的1.牛顿环等厚干涉的原理和观察方法；2.理解用牛顿环测量光波波长的方法；3.掌握读书显微镜的使用；4.学习用逐差法处理数据；2．2实验原理如图（a）所示，平面透镜凸面的曲率半径很大，光线垂直入

5、射，在空气薄层的上下表面均会发生反射。两束反射光线在相遇处的光程差为该处空气间隙厚度的两倍,又因这两条相干光线中一条来自光密媒质面的反射，另一条光线来自光疏媒质面上的反射，它们之间有个大小为的相位突变，通常叫做“半波损失”，所以，再相遇处的两相干光线的光程差为（1）光程差是随空气间隙层厚度改变的，相同的厚度处的干涉状态相同，所以叫做“等厚干涉”，干涉条纹是以接触点为圆心的许多圆环，如图（b）所示当光程差满足（2）8牛顿环侧波长时为暗条纹，将（1）式代入（2）式后，得到暗条纹的空气间隙厚度满足（3）由此

6、可见：接触点处，对应的应是零级暗条纹。明条纹的光程差满足，它出现在空气间隙层厚度为处，由于一般测量时均使用暗条纹，所以对亮条纹不再详述。由图（a）可知，空气间隙层厚度和透镜凸面曲率半径R及干涉暗环条纹的半径之间有着简单的几何关系，即（4）因为R>>,所以，略去项，将（3）代入（4）式，得出暗条纹的半径为（5）由（5）式可知，如果透镜的曲率半径R已知，测出K级暗环的半径，就可以求出入射光的波长。但是用此公式误差往往很大，原因在于凸面和平面不可能是理想的点接触，接触压力会引起局部变形，是接触点成为一个圆面

7、，干涉环中心为一暗斑，所以无法确定环的中心，所以比较准确的方法是测量环的直径。测出各对应K环的直径，由（5）式可知（6）8牛顿环侧波长又由于灰尘等存在，使接触点的，其级数k也是未知的，则使任一暗环的级数和直径难以确定，故取任意两个不相邻的暗环，记其直径分别为和（m>n）,求其平方差，由（6）式知则（7）分别测出m级，n级的直径，实验用透镜的曲率半径已知，利用上式就可以算出入射光的波长了。2.3实验仪器读数显微镜，牛顿环，平面反射玻璃片，未知波长光灯2.4实验内容及步骤1．调整实验装置①点亮光灯，转动半

8、反射镜，使得通过显微镜观察时视场最亮，这时，基本上满足入射光垂直于透镜的要求。②调节目镜使十字叉清晰，旋转物镜调解手轮，使镜筒由最低位置缓缓上升，边升边观察，直至在目镜中看到聚焦清晰的牛顿环，移动牛顿环装置使干涉条纹的中心在视场中央。8牛顿环侧波长1．观察干涉条纹的分布特征观察各级条纹的粗细是否一致，条纹间距有无变化，牛顿环中心是亮斑还是暗斑，思考如何解释。3．测量牛顿环的直径①转动显微镜测微鼓轮，使十字叉往某一方向移动，列如从环心向左侧移同时数出移动的