大学物理实验光的干涉

光的干涉——分振幅干涉

光的干涉现象是光波动性的基本特征之一，在对光的本性的认识过程中，它为光的波动性提供了重要的实验证据。根据相干光源的获得方式可以将干涉分为两大类：分波面干涉和分振幅干涉。劈尖和牛顿环干涉都是用分振幅方法产生的干涉。其特点是同一级干涉条纹处，两反射面间的厚度相等，故劈尖和牛顿环都属于等厚干涉。

光的干涉在科学研究和工业技术中有着广泛的应用，通常利用劈尖来测量微小物体的厚度和固体的热膨胀系数，利用牛顿环来检查光学元件表面的平整度和测量透镜表面的曲率半径等。实验背景实验目的

1、掌握显微镜的使用方法。2、用牛顿环装置测量平凸透镜曲率半径的方法。3、用空气劈尖装置测量微小长度。实验仪器显微镜牛顿环空气劈尖牛顿环半反射镜调焦手轮测量手轮游标尺0.01mm主尺1mm目镜

整毫米从主尺读出，不足1毫米的部分从微分筒上读取（微分筒读数时要从小向大读数）。上图显示读数为：？？主尺读数准线主尺微分筒微分筒读数准线牛顿环装置是由一块曲率半径较大的平凸透镜，以其凸面放在一块光学玻璃平板（平晶）上构成牛顿环整套设备实验原理当用适当的光照射时，透镜与玻璃平板接触处就会出现一组同心环状条纹，这种现象称牛顿环。牛顿环平凸透镜平板玻璃图1图2(a)图2(b)

当波长为λ的单色光垂直入射时，光在空气膜的上下表面反射，在空气膜上表面相遇。由于空气膜上下表面发射的光的光程不同，从而产生干涉条纹。牛顿环的干涉条纹是一组同心圆环，条纹以接触点O为圆心，随着空气膜厚度的增加，从而向外越来越密。测量透镜的曲率半径____空气劈尖将两片玻璃上下叠放在一起，一端夹一薄片，则在两片玻璃间形成空气薄膜，称为空气劈尖。由于在空气膜的上下表面反射的光的光程不同，两束光在空气膜的上表面相遇，产生一组等间距的直线状等厚条纹。M劈尖头空气劈尖干涉条纹中，任意相邻两条暗纹的光程差我们可以表示为；即相邻两条暗纹对应的空气层厚度差是一定的。待测样品厚度为式中N为空气劈尖干涉条纹中暗纹的数目。N可以通过显微镜读出，也可以用空气劈尖有效长度和条纹间距计算得到。式中L为空气劈尖有效长度，b为条纹间距。测量第一条暗纹坐标(M1)，第10条暗纹坐标(M10)，第110条暗纹坐标(M110)以及最后一条暗纹坐标(Ms)。利用以下公式计算。实验准备

打开钠光灯，将半透半反镜正对钠光灯出光口，使显微镜视野被均匀照亮。转动目镜（对目镜调焦），使观察到的叉丝最清楚。柠松目镜止动螺丝，转动叉丝使叉丝呈正十字形状（考虑一下这样做的目的）。调节好后，拧紧目镜止动螺丝。5.将待测物体插入两片玻璃之间（靠近玻璃一侧边缘）制成空气劈尖。注意：螺丝应该松开。4.通过肉眼观察，调节牛顿环上的螺钉，将黑点调至中心。将牛顿环放置在显微镜载物台上，使显微镜位于长标尺中部附近（约25mm处）。调节调焦鼓抡，使显微镜自下而上缓缓上升，看到清晰的干涉条纹，移动牛顿环使干涉环中心与叉丝中心重合。测量牛顿环的曲率半径3.转动测微手轮使叉丝从中心位置向右（左）移动，数20圈暗条纹后倒转，记录第16-7圈暗条纹的位置；沿同一方向继续移动记录中心左（右）侧第7-16圈暗条纹的位置。（记录时显微镜不能倒转。）牛顿环测曲率半径数据表格（k-j=5）R(mm)Dk

2-Dj2(mm2)71281391410151116|Dk

2-Dj2|(mm2）Dj(mm)右j(mm)左j(mm)环数jDk（mm）右k(mm)左k(mm)环数k将显微镜置于标尺边缘，移动使劈尖边缘处于显微镜正下方。调节调焦鼓轮，使显微镜自下而上缓缓上升，看到清晰的干涉条纹，随时调整角度对准钠光源。转动测微手轮，使显微镜筒沿主尺移动，保证劈尖头（玻璃边缘）、样品边缘及之间的所有条纹都能看到。利用空气劈尖测样品厚度3.测量（两种方法任选一种）：1）测量第一条暗纹坐标(M1)，第10条暗纹坐标(M10)，第110条暗纹坐标(M110)以及最后一条暗纹坐标(Ms)。利用以下公式计算。2）从两玻璃片的交线处开始，至待测物体边缘，数出暗纹条数N，计算样品厚度。实验注意事项1.读数时叉丝应对准干涉暗环的中心。2.注意读数不要数