光的等厚干涉

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1、光的等厚干涉前言由同一光源发出的光，经薄膜的上、下表面反射后在上表面附近相遇产生干涉，在厚度相同的地方形成同一干涉条纹，这种干涉就叫等厚干涉。牛顿环是等厚干涉的典型例子。实验目的观察光的等厚干涉现象，了解等厚干涉的特点；学习用干涉方法测量平凸透镜的曲率半径和单色光的波长；掌握读数显微镜的原理和使用。实验仪器读数显微镜、钠光灯、牛顿环仪、白炽灯、滤色片。仪器介绍读数显微镜使用步骤如下：(1)调节目镜1，直至看清楚十字叉丝，再松开目镜止动旋钮16，转动目镜筒使十字叉丝的一条刻线与导轨平行，然后扭紧止动旋钮。再次调节目镜的聚焦旋钮，

2、使十字叉丝清晰。(2)在外部观察，利用调焦手轮15小心地将镜筒下降到物镜尽可能地接近被观测物体表面，然后通过目镜观察并逐渐向上提升镜筒，至能看到物体的像，再上下微调镜筒，直到像最清晰，且无视差为止。(3)用测微鼓轮9（或6）移动载物平台，使十字叉丝的一条刻线依次与待测物体两端相切时，分别读取两端读数和，则待测物体的长度。注意：由于测微螺旋的螺杆与螺母之间必有接触间隙，故测量时螺旋只允许单向旋转。实验原理牛顿环是由一块曲率半径很大的平凸透镜的凸面放在一块光学平板玻璃上构成。在平凸透镜的凸面和平板玻璃的上表面之间形成了一层空气薄膜

3、，其厚度由中心到边缘逐渐增加，当平行单色光垂直照射到牛顿环上时，经空气薄膜层上、下表面反射的光在平凸透镜凸面附近相遇产生干涉，其干涉图样是以平凸透镜的凸面与平板玻璃的接触点O为中心的一组明暗相间的圆环。实验原理第k级暗纹的半径：中心暗斑（或亮斑）数出来第m个暗环和第n个暗环的直径可表示为：则曲率半径：实验内容1.观察牛顿环的干涉图样(1)调整牛顿环仪的三个调节螺丝，在自然光照射下能观察到牛顿环的干涉图样，并将干涉条纹的中心调到牛顿环仪的中心附近。(2)把牛顿环仪置于显微镜的正下方，使单色光源与读数显微镜上45角的半透半反镜等

4、高。调节半透半反镜的角度，直至从目镜中能看到明亮均匀的视场。(3)按读数显微镜使用步骤调出清晰的干涉图样。移动牛顿环仪，使牛顿环的圆心与十字叉丝重合；调节目镜系统，使叉丝横刻线与读数显微镜的标尺平行。实验内容2.测量牛顿环的直径(1)转动测微鼓轮，先使牛顿环向右移动，顺序数到圆心左侧第45环，再向左返回圆心左侧第40环，使叉丝尽量对准干涉条纹的中心（注），记录读数。然后继续转动测微鼓轮，使叉丝依次与39，38，37，31环对准，顺次记下读数；再继续转动测微鼓轮，使叉丝依次与圆心右侧第31，32，33，40环对准，也顺次记下

5、各环的读数。注意在一次测量过程中，测微鼓轮应沿一个方向旋转，中途不得反转，以免引起回程差。注：也可以采用与暗环相切的办法。但如果在左侧与暗环的外圆相切，则在右侧就应与暗环的内圆相切。(2)重复上述步骤一次。(3)用逐差法求平凸透镜的的半径R。实验内容3.测红光波长(1)观察白光的干涉现象。旋转鼓轮，使叉丝移动到中心暗斑（或亮斑）处。将钠光灯换成白炽灯，适当调节白炽灯的高低和摆放位置，此时可观察到彩色的干涉条纹。记下观察到的现象。(2)测量红光的波长。在白炽灯前面放上滤色片，由于经滤色片后出来的红光的单色性较差，因此看到的干涉条

6、纹数比用钠光照射时少得多，选取第7，8，9，10环进行测量，测出它们的直径。(3)用逐差法求红光的波长。思考题(1)牛顿环的中心在什么情况下是暗的，在什么情况下是亮的？(2)实验中为什么用公式而不用更简单的求R？(3)实验中若遇到下列情况，对实验结果是否有影响？为什么？①牛顿环中心是亮斑而非暗斑。②测各个Dm时，叉丝交点未通过圆环的中心，因而测量的是弦长而非真正的直径。(4)在测量过程中，读数显微镜测微鼓轮为什么只准单方向前进，而不准后退？