等厚干涉实验PPT课件

1、等厚干涉实验 等厚干涉实验 等厚干涉实验 等厚干涉实验等厚干涉实验 名词解释名词解释仪器介绍仪器介绍 实验内容实验内容操作要点操作要点 数据处理数据处理问题思考问题思考 等厚干涉实验 名词解释名词解释 等厚干涉 半波损失 牛顿环 等厚干涉实验 等厚干涉等厚干涉 平行光照射到薄介质上，介质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，这就是等厚干涉同的干涉光强度，这就是等厚干涉。 等厚干涉实验 半波损失半波损失 波

2、传播过程中，遇到波疏波传播过程中，遇到波疏 介质反射，反射点入射波与反射波介质反射，反射点入射波与反射波 有相同的相位。波由波密介质反射，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反射点入射波与反射波的相位差， 光程差为光程差为/2，即产生了半波损失。，即产生了半波损失。 对光波说，来自大折射率介质的对光波说，来自大折射率介质的 反射具有半波损失。反射具有半波损失。 等厚干涉实验 牛顿环牛顿环 将一曲率半径相将一曲率半径相 当大的平凸玻璃透镜放当大的平凸玻璃透镜放 在一平面玻璃的上面，在一平面玻璃的上面， 则在两者之间形成一个则在两者之间形成一个 厚度随直径变化的空气厚度随

3、直径变化的空气 隙。隙。 空气隙的等厚干空气隙的等厚干 涉条纹是一组明暗相间涉条纹是一组明暗相间 的同心环。该干涉条纹的同心环。该干涉条纹 最早被牛顿发现，所以最早被牛顿发现，所以 称为牛顿环（称为牛顿环（Newton -Newton - ringring） 牛顿环牛顿环 等厚干涉实验 当一束平行单色光垂直当一束平行单色光垂直 入射时，由空气层上下入射时，由空气层上下 表面反射的光将在空气表面反射的光将在空气 层上表面处发生干涉，层上表面处发生干涉， 形成一组平行于交棱的形成一组平行于交棱的 明暗相间、等间距的直明暗相间、等间距的直 条纹。条纹。 L d 等厚干涉实验 仪器介绍仪器介绍 读数显

4、微镜 钠灯 平凸透镜 劈尖劈尖 等厚干涉实验 读数显微镜读数显微镜 目镜目镜 物镜物镜 上下移动旋钮上下移动旋钮 水平移动旋钮水平移动旋钮 读数标尺读数标尺 读数盘读数盘 等厚干涉实验 钠灯钠灯 钠光灯是一种气体放电灯。在放电管内充钠光灯是一种气体放电灯。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。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钠光在可见光范围内两条谱线的波长分别 为为589.59nm589.59nm和和589.00nm5

5、89.00nm。这两条谱线很接近，。这两条谱线很接近， 所以可以把它视为单色光源，并取其平均值所以可以把它视为单色光源，并取其平均值 589.30nm589.30nm为波长。为波长。 等厚干涉实验 平凸透镜平凸透镜 平凸透镜与平板玻璃组合成牛顿环实验样平凸透镜与平板玻璃组合成牛顿环实验样 品。品。 平凸透镜平凸透镜 平板玻璃平板玻璃 等厚干涉实验 劈尖劈尖 成实验样品。成实验样品。 平板玻璃平板玻璃 平板玻璃平板玻璃 薄纸片薄纸片 等厚干涉实验 实验内容实验内容 实验实验公式公式 1.牛顿环牛顿环 2.劈尖劈尖 1.1. 2.2. 等厚干涉实验 1.牛顿环牛顿环 在空气厚度为在空气厚度为e e

6、的地方，的地方， 上下表面反射的光的光程上下表面反射的光的光程 差为差为2e+/2，光程差为光程差为 (2k+1) /2处为干涉暗条纹处为干涉暗条纹， 得到曲率半径计算公式：得到曲率半径计算公式： A B e r R C O )(4)( 2222 nm DD nm rr R nmnm 等厚干涉实验 2.劈尖劈尖 条纹，又由条纹，又由 得到薄纸片厚度的计算得到薄纸片厚度的计算 公式：公式： 等厚干涉实验 操作要点操作要点 仪器布置 观测干涉条纹 测量直径 测量薄纸片厚度 等厚干涉实验 仪器布置仪器布置 等厚干涉实验 观测牛顿环和劈尖干涉条纹观测牛顿环和劈尖干涉条纹 光源对准目镜筒上的光源对准目镜

7、筒上的4545平板玻璃，调节平平板玻璃，调节平 板玻璃方向，使光垂直照在平凸透镜装置上。板玻璃方向，使光垂直照在平凸透镜装置上。 此时通过目镜可以看到明亮的黄色背景。此时通过目镜可以看到明亮的黄色背景。 被测物体放到载物平台上，被测物体放到载物平台上，调节目镜清晰地调节目镜清晰地 看到十字叉丝，然后由下向上移动显微镜镜筒看到十字叉丝，然后由下向上移动显微镜镜筒 （为防止压坏被测物体和物镜，不得由上向下（为防止压坏被测物体和物镜，不得由上向下 移动！），看清牛顿干涉环。移动！），看清牛顿干涉环。 用同样的方法观察劈尖干涉的条纹。用同样的方法观察劈尖干涉的条纹。 等厚干涉实验 测量牛顿环直径测量牛

8、顿环直径 取取m=15，n=5。横向改变显微镜筒位置，。横向改变显微镜筒位置， 使叉丝由第使叉丝由第15圈外向第圈外向第15圈移动直至叉丝圈移动直至叉丝 交点与之重合，读取交点与之重合，读取C15，继续朝同一方向，继续朝同一方向 移动叉丝至第移动叉丝至第5圈读取圈读取C5 ；仍按原方向移动；仍按原方向移动 叉丝（为防止产生空程差），越过中央暗叉丝（为防止产生空程差），越过中央暗 环，按同样方法读取环，按同样方法读取C5 、C15 。 将牛顿环旋转若干角度，重复以上测量共将牛顿环旋转若干角度，重复以上测量共 6次次。 等厚干涉实验 测量薄纸片厚度测量薄纸片厚度 由于相邻条纹之间的距离很小，为了减

9、小由于相邻条纹之间的距离很小，为了减小 测量误差，通常测量测量误差，通常测量n n条干涉暗条纹之间的条干涉暗条纹之间的 距离。距离。取取n=10，横向改变显微镜筒位置，横向改变显微镜筒位置，使使 叉丝与某级暗纹重合叉丝与某级暗纹重合读取读取X 0 ,继续朝同一方继续朝同一方 向移动叉丝向移动叉丝, ,每隔每隔1010条暗纹依次读取条暗纹依次读取X 1， X2， ， ， ，X5。 。 测量交棱到纸边的距离测量交棱到纸边的距离L，重复测，重复测5次次。 等厚干涉实验 数据处理数据处理 数据记录数据记录 曲率半径计算曲率半径计算 不确定度评定不确定度评定 等厚干涉实验 数据记录表格数据记录表格 次数

10、123456 C15 C5 C15 C5 D15 D5 单位：单位：mm 1.牛顿环牛顿环 等厚干涉实验 次数012345 Xi X L始 始 L末 末 L 单位：单位：mm 2.劈尖干涉劈尖干涉 等厚干涉实验 曲率半径计算曲率半径计算 )(4 22 nm DD R nm 薄纸片厚度的计算薄纸片厚度的计算 L x n 2 d 等厚干涉实验 不确定度评定不确定度评定 先分别计算先分别计算u(D15) 和和u(D5),其中其中B类不确类不确 定度均可取定度均可取 。 由传递关系计算由传递关系计算R R的不确定度。的不确定度。 用同样的方法计算用同样的方法计算d d的的不确定度。不确定度。 不确定度有效数字取不确定度有效数字取1 1位。位。 3 01. 0 等厚干涉实验 问题思考问题思考 （1）有时牛顿环中央是一亮斑，这有时牛顿环中央是一