等厚干涉实验.ppt

《等厚干涉实验.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、等厚干涉李庆波教授理学院物理实验教学中心前言等厚干涉平行光照射到薄介质上，介质上下表面反射的光会在膜表面处发生干涉。介质厚度相等处的两束反射光有相同的相位差，也就具有相同的干涉光强度，这就是等厚干涉。半波损失波传播过程中，遇到波疏介质射，反射点入射波与反射波有相同的相位。波由波密介质反射，反射点入射波与反射波的相位差π，光程差为λ/2，即产生了半波损失。对光波说，来自大折射率介质的反射具有半波损失。白光入射时的牛顿环测波长测折射率测表面不平度等厚条纹待测工件平晶Δh待测块规λ标准块规平镜块规校准装置应用读数显微镜的读数方法主尺

2、的分度值为1mm，测微鼓轮共有100个刻度，其份度值为0.01mm，可估读到0.001mm。主尺副尺15mm0.506mm最后读数为：15.506mm一、实验目的1、加深对光的等厚干涉原理的理解2、掌握用牛顿环测量曲面曲率半径的原理3、掌握用劈尖干涉法测量薄片厚度的方法4、学会用读数显微镜二、实验原理1、等厚干涉αn0n0n(设n>n0)反射光1hA反射光2SPBC单色光λ当用宽光源照射楔形板时，如图所示光源S经平板平面反射后分离的两束光相交于P点，则两束光在P点的干涉效应由光程差决定。当板的厚度很小，楔角不大时，光线又接近垂

3、直入射，同时考虑半波损失时这样，两束反射光在相遇点的光程差只依赖于反射光反射处的厚度h。因此干涉条纹是平板上厚度相同点的轨迹，这种条纹称为等厚条纹，产生的干涉为等厚干涉。当光程差满足条件同一级的强度极大点的轨迹称为亮条纹；而当光程差满足条件时同一级的强度极小点的轨迹称为暗条纹。相邻两亮条纹或暗条纹对应的光程差为。所以从一个条纹过渡到另一条纹，平板的厚度改变，平板上相邻两亮条纹或暗条纹之间的距离（条纹间距）为其中为楔形平板两表面的楔角。上式表明，在一定时，条纹的间距与楔角成反比，这一结论也适用于其他形状的平板的等厚条纹。2、用牛

4、顿环测透镜的曲率半径hdmdnrm牛顿环装置如图所示，由干涉理论可知，当以单色光垂直照明时，便形成一组以接触o为中心的中央疏边缘密的圆环条纹，中央暗斑为零级条纹，由中心向外干涉级数逐渐递增,条纹宽度逐渐递减。设r为第m级暗环的半径，则根据光程差公式有：这样，若测量出第m级暗环的半径，且已知所用单色光波的波长，就可计算出透镜的曲率半径R。上述讨论中，忽略了平凸透镜与玻璃接触点附近的形变，。这时，可通过测量离中心较远的两圆环直径来计算透镜的曲率半径。设第m级暗环的直径为dm，第n级暗环的直径为dn，则由上式有从上面的分析可知，只要

5、数出所测各环的环差数m－n，而无须确定各环的级数，而且直径的平方差等于弦的平方差，因此就可以不必确定圆环的中心从而避免了在实验过程中所遇到的级数及圆环中心无法确定的困难。3、用劈尖干涉法测量薄片厚度薄片eLdE如图所示，在两玻璃板间插入一薄片，形成空气劈尖。用单色光垂直照射，在空气劈尖的上下两表面反射的光束发生干涉。由光的干涉理论，在玻璃交线处为零级暗纹，在劈尖厚度相等处，形成一族与交线平行且间距相等的平行条纹。则薄片厚度d为L：劈尖交线到薄片处的总长度；l:50条干涉条纹间隔。两光束的光程差为三、实验仪器读数显微镜劈尖牛顿环

6、钠光光源钠光光源钠光光源是一种气体放电灯。在放电管内充有金属钠和氩气。开启电源的瞬间，氩气放电发出粉红色的光。氩气放电后金属钠被蒸发并放电发出黄色光。钠光在可见光范围内两条谱线的波长分别为589.59nm和589.00nm。这两条谱线很接近，所以可以把它视为单色光源，并取其平均值589.30nm为波长。四、实验内容及操作1、用牛顿环测量透镜的曲率半径检查实验装置，调整到使用状态。测量中，由前面的分析可知，当λ一定时，只需测出dm、dn值即可求出曲率半径R,通常为计算方便取m－n=25。为避免空程差，从中央暗斑开始，叉丝依次向左

7、移至第45级暗环，然后倒转鼓轮，叉丝反向移动，移至第40级暗环时开始读数。依次记下左方的第39级到31级暗环和第15级到第6级暗环的位置；再依次记下右方的第6级到第15级和第31级到第40级暗环的位置数。观察牛顿环干涉现象测量透镜的曲率半径观察劈尖干涉现象2、用劈尖测量薄片厚度考虑到相邻干涉条纹间距较小，我们测量50条干涉条纹间距来求n。注意：（1）测量l时，以某一条纹为0条纹，读出其位置x0，再读出第50条条纹的位置x50，得到l；（2）重复测量两次取平均值。测量薄片厚度由分析可知若直接数出从端头到薄片的干涉条纹总数N，即可

8、求出d。但这一般比较困难，这里我们先测量单位长度的干涉条纹数目n，再测出劈尖交线到薄片的总长度L，最后计算N，即注意事项检查牛顿环装置，调整三个紧固螺钉，使得待侧面中心刚好压住平板面，避免过紧而损坏仪器；光源对准目镜筒上的45°平板玻璃，调节平板玻璃方向，使光垂直照在平凸透镜