物理实验牛顿环思考题
实验十九用牛顿环测透镜的曲率半径思考题
六思考题
1. 通过测量计算透镜的曲率半径R时为什么不用（3）式，而用（5）式
答：透镜和玻璃板间的相互挤压，使得中心暗纹不是零级。因而条纹的级数难以确定。
2. 在牛顿环实验中，假如平板玻璃不是一个光学平面，局部有微小的凸起，则凸起处空气薄膜的厚度将减小，导致等厚干涉条纹发生畸变，试问这时牛顿环纹将局部内凹还是局部外凸为什么
答：向外凸。等厚干涉的条纹和厚度是一一对应的。凸起处空气膜的厚度较小，与靠近中心处的空气膜等厚，这些位置处的干涉条纹和凸起处的同级相连。
3. 若纸的厚度增大,则条纹将向什么方向移动，条纹间距如何变化
答：向劈尖移动，间距变小。
1
牛顿环实验报告思考题
牛顿环实验报告思考题
牛顿环思考题及答案
（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？中心处是暗斑，这是因为中心接触处的空气厚度，而光在平面玻璃面上反射时有半波损失，所以形成牛顿环中心处为暗斑(用反射光观察时)。当没有半波损失时则为亮斑。
（2）实验中为什么用测量式
R值？
因为用后面个关系式时往往误差较大，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形变，使接触点成为一个圆面，干涉环中心为一暗斑，所以无法确定环的几何中心。所以比较准确的方法是测量干涉环的直径。测出个对应k环环直径Dk，由rk 2 =kλR可知Dk 2=4Rλk,又由于灰尘等存在，是接触点的dk≠0，其级数也是未知的，则是任意暗环的级数和直径Dk 难以确定，故取任意两个不相邻的暗环，记其直径分别为Dm和Dn(mn),求其平方差即为
Dm2-Dn2=4(m-n)Rλ,则R=(Dm2-Dn2)/4(m-n) λ
(3) 在本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。
1. 环中心出现亮斑是因为球面和平面之间没有紧密接触（接触处有尘埃，或有破损或磨毛），从而产生了附加光程差。这对测量结果并无影响（可作数学证明）。
2.( 提示：从左图A，看能否证明:2222dm?dn?Dm?Dn) 没有影响.可能的附加光程差会导致中
心不是暗点而是亮斑,但在整个测量过
程中附加光程差是恒定的,因此可以采用不同暗环逐差的方式消除（4）在测量过程中，读数显微镜为什么只准单方向前进，而不准后退？
牛顿环实验思考题
实验十五用牛顿环测量球面的曲率半径课后思考题
一．等厚干涉的特征
等厚干涉：是由平行光入射到厚度变化均匀、折射率均匀的薄膜上、下表面而形成的干涉条纹．薄膜厚度相同的地方形成同条干涉条纹，故称等厚干涉．牛顿环和楔形平板干涉都属等厚干涉．
光路图：
特征：
1.干涉条纹的级数序列：薄膜越厚，级数越高。
2.相邻条纹的间距：正比于波长，并且入射光的入射角愈大则条纹的间隔愈大。越靠近接触点，相邻条纹的间隔愈大比如劈尖干涉为明暗条纹均匀分布的直条纹；牛顿环为明暗相间内疏外密的圆环纹。
3.干涉条纹的移动规律：增加薄膜厚度，条纹向楞点方向移动。
4.白色光投射到牛顿环上时u，可见中心为暗斑，而外围有彩色的几个环状条纹。二．测波长的方法
（1）牛顿环测量法；
在牛顿环试验中，透镜的曲率半径设为R，则对于第k 级条纹，根据光的干涉条件，它应该满足一个等式，也就是λ。其中D就是第k 级条纹的直径。只要用牛顿环仪器测出条纹直径，就可以通过这个公式求出波长。
（2）单色仪测量法；
器材：单色仪定标的仪器和单色光源。
原理：主光线在棱镜上的入射和出射总是满足最小偏向条件。从而单色仪可出设单色光，且出射的单色光波长与鼓轮示数対应。完成单色仪定标后，令待测光源入射，找到出射时的鼓轮读数即可通过定标曲线确定其波长。
（3）小型棱镜射谱仪法；
器材:射谱仪、低压汞灯、电弧电源、底片、显影液、定影液、应谱仪。
原理：利用哈德曼光阑把已知铁谱线和待测谱线拍摄在同一底片上，然后于标准铁谱线对照，利用内插法便可计算出光波长。说明：这种方法基于色散是线性的，存在系统误差。实验时应选尽量接近的铁谱线进行估算。
牛顿环实验思考题
牛顿环实验思考题
引言
牛顿环实验是一种用来研究光的干涉现象的实验。通过该
实验，可以更好地理解和探究光的干涉原理以及与光的波动性质有关的一些重要现象。在进行牛顿环实验时，我们常常会遇到一些思考题，这些问题不仅能够加深我们对实验的理解，还能够培养我们的思考能力。本文将围绕牛顿环实验展开思考，探讨其中的一些问题。
问题一：牛顿环实验中，为什么要使用凸透镜？
在牛顿环实验中，我们通常会使用凸透镜。这是因为凸透
镜可以使光经过后，光程发生变化，从而产生干涉现象。当光垂直入射到玻璃平面上时，一部分光会反射，另一部分光会透过玻璃。进入玻璃后，光线会发生折射，其折射角度与入射角度有关。在凸透镜上，由于玻璃的曲率半径不同，导致不同位置的光线经过凸透镜的光程差不同。这种光程差会产生干涉带，形成我们所见到的牛顿环。
问题二：为什么牛顿环是圆环状的？
牛顿环实验中，当我们用显微镜观察干涉图案时，我们会发现干涉带呈现出一种圆环状的形态。这是因为光程差与位置的关系使得干涉带呈现出同心圆的形状。
在实际观察中，我们可以发现：当光源位于玻璃表面下方时，干涉带呈现出较为明显的圆环形状。而当光源位于玻璃表面上方时，干涉带则呈现出较为模糊的交叉条纹。这是由于光的反射与折射在玻璃表面的相互作用所形成的。
问题三：牛顿环实验中，为什么要使用平行光？如果使用非平行光会发生什么？
在进行牛顿环实验时，通常会使用平行光源。平行光是指光线方向相同，光线传播方向保持不变的光。使用平行光的好处是可以使光线入射时的入射角度保持一致，从而保证实验结果的可靠性。
牛顿环思考题及答案
牛顿环思考题及答案 Final approval draft on November 22, 2020
（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
中心处是暗斑，这是因为中心接触处的空气厚度，而光在平面玻璃面上反射时有半波损失，所以形成牛顿环中心处为暗斑(用反射光观察时)。当没有半波损失时则为亮斑。
（2）实验中为什么用测量式
关系式求出R 值
因为用后面个关系式时往往误差较大，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形变，使接触点成为一个圆面，干涉环中心为一暗斑，所以无法确定环的几何中心。所以比较准确的方法是测量干涉环的直径。测出个对应k 环环直径Dk ，由rk 2 =k λR 可知Dk 2=4R λk,又由于灰尘等存在，是接触点的dk ≠0，其级数也是未知的，则是任意暗环的级数和直径Dk 难以确定，故取任意两个不相邻的暗环，记其直径分别为Dm 和Dn(m>n),求其平方差即为
Dm2-Dn2=4(m-n)R λ,则R=(Dm2-Dn2)/4(m-n) λ
(3) 在本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D m 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。
1. 环中心出现亮斑是因为球面和平面之间没有紧密接触（接触处有尘埃，或有破损或磨毛），从而产生了附加光程差。这对测量结果并无影响（可作数学证明）。
2.( 提示：从左图A ，看能否证
明:2222n m n m D D d d -=-) 没有影响.可能的附加光程差会导致中心不是暗点而是亮斑,但在整
实验十九用牛顿环测透镜地曲率半径思考题
实验十九用牛顿环测透镜地曲率半径思考题
实验十九用牛顿环测透镜的曲率半径思考题
光的干涉是光的波动性的一种表现。若将同一点光源发出的光分成两束，让它们各经不同路径后再相会在一起，当光程差小于光源的相干长度，一般就会产生干涉现象。干涉现象在科学研究和工业技术上有着广泛的应用，如测量光波的波长，精确地测量长度、厚度和角度，检验试件表面的光洁度，研究机械零件内应力的分布以及在半导体技术中测量硅片上氧化层的厚度等。牛顿环、劈尖是其中十分典型的例子，它们属于用分振幅的方法产生的干涉现象，也是典型的等厚干涉条纹。
【实验目的】
1.观察和研究等厚干涉现象和特点。
2.学习用等厚干涉法测量平凸透镜曲率半径和薄膜厚度。
3.熟练使用读数显微镜。
4.学习用逐差法处理实验数据的方法。
【实验仪器】
测量显微镜，钠光光源，牛顿环仪，牛顿环和劈尖装置。
图1 实验仪器实物图
【实验原理】
1.牛顿环
“牛顿环”是一种用分振幅方法实现的等厚干涉现象，最早为牛顿所发现。为了研究薄膜的颜色，牛顿曾经仔细研究过凸透镜和平面玻璃组成的实验装置。他的最有价值的成果是发现通过测量同心圆的半径就可算出凸透镜和平面玻璃板之间对应位置空气层的厚度；对应于亮环的空气层厚度与1、3、5…成比例，对应于暗环的空气层厚度与0、2、4…成比例。但由于他主张光的微粒说（光的干涉是光的波动性的一种表现）而未能对它作出正确的解释。直到十九世纪初，托马斯．杨才用光的干涉原理解释了牛顿环现象，并参考牛顿的测量结果计算了不同颜色的光波对应的波长和频率。
牛顿环装置是由一块曲率半径较大的平凸玻璃透镜，将其凸面放在一块光学玻璃平板（平晶）上构成的，如图2所示。平凸透镜的凸面与玻璃平板之间形成一层空气薄膜，其厚
牛顿环思考题
一．等厚干涉的特点：
等厚干涉是薄膜干涉的一种。当薄膜层的上下表面有一很小的倾角时，从光源发出的光经上下表面反射后在上表面附近相遇时产生干涉，并且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,与接触点等距离处空气厚度是相同的。
二．关于牛顿环的发现：
牛顿曾致力于颜色的现象和光的本性的研究。1666年，他用三棱镜研究日光，得出结论：白光是由不同颜色（即不同波长）的光混合而成的，不同波长的光有不同的折射率。在可见光中，红光波长最长，折射率最小；紫光波长最短，折射率最大。牛顿的这一重要发现成为光谱分析的基础，揭示了光色的秘密。牛顿还曾把一个磨得很精、曲率半径较大的凸透镜的凸面，压在一个十分光洁的平面玻璃上，在白光照射下可看到，中心的接触点是一个暗点，周围则是明暗相间的同心圆圈。后人把这一现象称为“牛顿环”。他创立了光的“微粒说”，从一个侧面反映了光的运动性质，但牛顿对光的“波动说”并不持反对态度。牛顿设计并进行了“牛顿环”实验，研究了薄膜干涉问题，从而发现了“牛顿环”现象．牛顿亲自制造了仪器进行实验，他把一块平凸透镜放在一块双凸透镜上面，使平凸透镜的平面向下，然后慢慢压紧，围绕中心便陆续冒出各种颜色的圆环；如果使上面的平凸透镜慢慢抬起离开下面的双凸透镜，则带有颜色的圆环又在中心相继消失，这就是著名的“牛顿环”现象．牛顿还发现色环的颜色有一定的排列次序；当压紧两透镜时，色环的直径会不断增大，其周边的宽度则减小，若是抬起上面的透镜，色环的直径就会缩小，其周边的宽度则增大．牛顿还测量了环的半径，发现它和透镜的曲率半径、空气膜的厚度有一定关系．“牛顿环”现象实际上是两束光发生“干涉”的结果．但是由于牛顿是倾向于光的微粒说的观点，因此对这种光的波动性的表现没有作进一步的实验探索和理论研究．
实验十九-用牛顿环测透镜的曲率半径-思考题
实验十九-用牛顿环测透镜的曲率半径-思考题
实验十九用牛顿环测透镜的曲率半径思考题
光的干涉是光的波动性的一种表现。若将同一点光源发出的光分成两束，让它们各经不同路径后再相会在一起，当光程差小于光源的相干长度，一般就会产生干涉现象。干涉现象在科学研究和工业技术上有着广泛的应用，如测量光波的波长，精确地测量长度、厚度和角度，检验试件表面的光洁度，研究机械零件内应力的分布以及在半导体技术中测量硅片上氧化层的厚度等。牛顿环、劈尖是其中十分典型的例子，它们属于用分振幅的方法产生的干涉现象，也是典型的等厚干涉条纹。
【实验目的】
1.观察和研究等厚干涉现象和特点。
2.学习用等厚干涉法测量平凸透镜曲率半
径和薄膜厚度。
3.熟练使用读数显微镜。
4.学习用逐差法处理实验数据的方法。【实验仪器】
测量显微镜，钠光光源，牛顿环仪，牛顿环和劈尖装置。
图1 实验仪器实物图
【实验原理】
1.牛顿环
“牛顿环”是一种用分振幅方法实现的等厚干涉现象，最早为牛顿所发现。为了研究薄膜的颜色，牛顿曾经仔细研究过凸透镜和平面玻璃组成的实验装置。他的最有价值的成果是发现通过测量同心圆的半径就可算出凸透镜和平面玻璃板之间对应位置空气层的厚度；对应于亮环的空气层厚度与1、3、5…成比例，对应于暗环的空气层厚度与0、2、4…成比例。但由于他主张光的微粒说（光的干涉是光的波动性的一种表现）而未能对它作出正确的解释。直到十九世纪初，托马斯．杨才用光的干涉原理解释了牛顿环现象，并参考牛顿的测量结果计算了不同颜色的光波对应的波长和频率。
牛顿环装置是由一块曲率半径较大的平凸玻璃透镜，将其凸面放在一块光学玻璃平板（平晶）
牛顿环思考题及答案
牛顿环思考题及答案文件编码（008-TTIG-UTITD-GKBTT-PUUTI-WYTUI-8256）
（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
中心处是暗斑，这是因为中心接触处的空气厚度，而光在平面玻璃面上反射时有半波损失，所以形成牛顿环中心处为暗斑(用反射光观察时)。当没有半波损失时则为亮斑。
当有半波损失时为暗纹，没有半波损失时为亮纹。
（2）实验中为什么用测量式
式求出R值
因为用后面个关系式时往往误差较大，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形变，使接触点成为一个圆面，干涉环中心为一暗斑，所以无法确定环的几何中心。所以比较准确的方法是测量干涉环的直径。测出个对应k环环直径Dk，由rk 2 =kλR可知Dk 2=4Rλk,又由于灰尘等存在，是接触点的dk≠0，其级数也是未知的，则是任意暗环的级数和直径Dk难以确定，故取任意两个不相邻的暗环，记其直径分别为Dm和Dn(m>n),求其平方差即为
Dm2-Dn2=4(m-n)Rλ,则R=(Dm2-Dn2)/4(m-n) λ
(3) 在本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D m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。
1. 环中心出现亮斑是因为球面和平面之间没有紧密接触（接触处有尘埃，或有破损或磨毛），从而产生了附加光程差。这对测量结果并无影响（可作数学证明）。
2.( 提示：从左图A ，看能否证
明:2222n m n m D D d d -=-) 没有影响.可能的附加光程差会导致中心不是暗点而是亮斑,但在整个测量过程中附加光程差是恒定的,因此可以采
牛顿环测曲面曲率半径的思考题
1. 牛顿环的历史：
一种光的干涉图样．是牛顿在1675年首先观察到的．将一块曲率半径较大的平凸透镜放在一块玻璃平板上，用单色光照射透镜与玻璃板，就可以观察到一些明暗相间的同心圆环．圆环分布是中间疏、边缘密，圆心在接触点O．从反射光看到的牛顿环中心是暗的，从透射光看到的牛顿环中心是明的．若用白光入射．将观察到彩色圆环．牛顿环是典型的等厚薄膜干涉．凸透镜的凸球面和玻璃平板之间形成一个厚度均匀变化的圆尖劈形空气簿膜，当平行光垂直射向平凸透镜时，从尖劈形空气膜上、下表面反射的两束光相互叠加而产生干涉．同一半径的圆环处空气膜厚度相同，上、下表面反射光程差相同，因此使干涉图样呈圆环状．这种由同一厚度薄膜产生同一干涉条纹的干涉称作等厚干涉．牛顿在光学中的一项重要发现就是"牛顿环"。这是他在进一步考察胡克研究的肥皂泡薄膜的色彩问题时提出来的。
2. 等厚干涉特征：
厚度相等，也就意味着从前后面发生的两次反射的路程差是一个定值，因此不会出现干涉条纹，但是同样会有干涉现象，比如路程差恰好是某种波的半波长的奇数倍，则会出现此波在薄膜的表面被减弱为零，就像近视镜的镀膜一个道理。
3. 5--10种测光波波长的方法：
分光计测量法；牛顿环测量法；光栅测量法; 法布里-珀罗干涉仪; 密集光波分用系统的波长测量; 激光功率计(指针式)光功率表; 菲涅耳双棱镜;
4.不确定度的定义和A类不确定度的计算：
（1）不确定度的含义是指由于测量误差的存在，对被测量值的不能肯定的程度。反过来，也表明该结果的可信赖程度。它是测量结果质量的指标。不确定度愈小，所述结果与被测量的真值愈接近，质量越高，水平越高，其使用价值越高；不确定度越大，测量结果的质量越低，水平越低，其使用价值也越低。在报告物理量测量的结果时，必须给出相应的不确定度，一方面便于使用它的人评定其可靠性，另一方面也增强了测量结果之间的可比性。
实验十九-用牛顿环测透镜的曲率半径-思考题
实验十九-用牛顿环测透镜的曲率半径-思考题
实验十九用牛顿环测透镜的曲率半径思考题
光的干涉是光的波动性的一种表现。若将同一点光源发出的光分成两束，让它们各经不同路径后再相会在一起，当光程差小于光源的相干长度，一般就会产生干涉现象。干涉现象在科学研究和工业技术上有着广泛的应用，如测量光波的波长，精确地测量长度、厚度和角度，检验试件表面的光洁度，研究机械零件内应力的分布以及在半导体技术中测量硅片上氧化层的厚度等。牛顿环、劈尖是其中十分典型的例子，它们属于用分振幅的方法产生的干涉现象，也是典型的等厚干涉条纹。
【实验目的】
1.观察和研究等厚干涉现象和特点。
2.学习用等厚干涉法测量平凸透镜曲率半
径和薄膜厚度。
3.熟练使用读数显微镜。
4.学习用逐差法处理实验数据的方法。【实验仪器】
测量显微镜，钠光光源，牛顿环仪，牛顿环和劈尖装置。
图1 实验仪器实物图
【实验原理】
1.牛顿环
“牛顿环”是一种用分振幅方法实现的等厚干涉现象，最早为牛顿所发现。为了研究薄膜的颜色，牛顿曾经仔细研究过凸透镜和平面玻璃组成的实验装置。他的最有价值的成果是发现通过测量同心圆的半径就可算出凸透镜和平面玻璃板之间对应位置空气层的厚度；对应于亮环的空气层厚度与1、3、5…成比例，对应于暗环的空气层厚度与0、2、4…成比例。但由于他主张光的微粒说（光的干涉是光的波动性的一种表现）而未能对它作出正确的解释。直到十九世纪初，托马斯．杨才用光的干涉原理解释了牛顿环现象，并参考牛顿的测量结果计算了不同颜色的光波对应的波长和频率。
牛顿环装置是由一块曲率半径较大的平凸玻璃透镜，将其凸面放在一块光学玻璃平板（平晶）
物理实验牛顿环思考题
一、等厚干涉的特征
等厚干涉是因为平行光入射到厚度有变化的薄膜上、下表面而形成的干涉条纹．薄膜厚度相同的地方形成相同级数的明暗干涉条纹，故称等厚干涉。
条纹特点是对于劈尖干涉，条纹是明暗相间的平行的等间距的干涉条纹。对于牛顿环，干涉条纹则是不等间距的环状条纹。
二、测量波长的方法
1、衍射光栅测波长
2、双棱镜测波长
3、驻波法测波长
4、牛顿环测波长
牛顿环实验测光波波长，当知道球面的曲率半径时可根据公式λ=（r²m-r²n）/(m-n)R算出。
5、分光计测光波波长
5、迈克尔逊干涉仪测光波波长
牛顿如何发明牛顿环一种光的干涉图样．是牛顿在1675年首先观察到
的．将一块曲率半径较大的平凸透镜放在一块玻璃平板上，用单色光照射透镜与玻璃板，就可以观察到一些明暗相间的同心圆环．圆环分布是中间疏、边缘密，
圆心在接触点O．从反射光看到的牛顿环中心是暗的，从透射光看到的牛顿环中心是明的．若用白光入射．将观察到彩色圆环．牛顿环是典型的等厚薄膜干涉．凸透镜的凸球面和玻璃平板之间形成一个厚度均匀变化的圆尖劈形空气簿膜，当平行光垂直射向平凸透镜时，从尖劈形空气膜上、下表面反射的两束光相互叠加而产生干涉．同一半径的圆环处空气膜厚度相同，上、下表面反射光程差相同，因此使干涉图样呈圆环状．这种由同一厚度薄膜产生同一干涉条纹的干涉称作等厚干涉．牛顿在光学中的一项重要发现就是"牛顿环"。这是他在进一步考察胡克研究的肥皂泡薄膜的色彩问题时提出来的。
物理实验牛 顿 环
牛 顿 环
[预习思考题]
1、测量暗环直径时尽量选择远离中心的环来进行，为什么？
答：由于牛顿环的环间距随着半径的增大而逐渐减小，而且中心变化快，边缘变化慢（可作数学证明），因此，选择边缘部分，即圆环变化比较慢且大致看成是均匀变化的部分进行测量，是比较合理的。
2、正确使用测量显微镜应注意哪几点？
答：① 用调焦手轮对被测件进行调焦时，应先从外部观察，使物镜镜筒下降接近被测件，然后眼睛才能从镜中观察。旋转调焦手轮时，要由下向上移动镜筒；
② 防止空程误差。在测量时应向同一方向转动测微鼓轮，让十字叉丝垂线和各目标对准。若移动叉丝超过了目标时，应多退回一些，再重新向同一方向移动叉丝，完成测量。
③ 要正确读数。
3、试述用劈尖测薄纸厚度的主要步骤。
答：① 将薄纸夹入两块光学平玻璃之间，形成一空气劈尖；
② 将劈尖放到读数显微镜载物台上，调节出清晰的干涉条纹； ③ 测出n （=20）条暗纹的长度x n 和厚为d 处纸片边缘暗纹到劈棱（两
玻片交界棱边）的距离L ，则薄纸厚度：d=nL λ2x n
。
[实验后思考题]
1、牛顿环中心为什么是暗斑？如中心出现亮斑作何解释？对实验结果有影响吗？
答：在凸透镜和平玻片的接触处e K =0,δ=π2
，故牛顿环中心为暗斑。环
，222)21(OA S r m m =-，222)2
1(OA S r n n =-中心出现亮斑是因为球面和平面之间没有紧密接触（接触处有尘埃，或有破损或磨毛），从而产生了附加光程差。这对测量结果并无影响（可作数学证明）。
2、测暗环直径时(见下图)，若十字叉丝的交点未通过圆环的中心，可能所测长度非真正的直径而是弦长，这对实验结果有影响吗？试证明之。 证明：
牛顿环思考题
⽜顿环思考题
1．等厚⼲涉的特征：等厚⼲涉是因为平⾏光⼊射到厚度有变化的薄膜上、下表⾯⽽形成的⼲涉条纹．薄膜厚度相同的地⽅形成相同级数的明暗⼲涉条纹，故称等厚⼲涉。条纹特点是对于劈尖⼲涉，条纹是明暗相间的平⾏的等间距的⼲涉条纹。如果是⽜顿环，⼲涉条纹则是不等间距的环状条纹。
2．测λ的⽅法
1）分光计测量光波波长
当⼀束平⾏光垂直⼊射到光栅上，产⽣⼀组明暗相间的衍射条纹，原理如图所⽰，其夫朗和费衍射主极⼤下式决定：
dsin Φ= m λ (9 — 1)
式中：d ：光栅常数 d = a + b θ：衍射⾓ m ：主极⼤级次 m = 0 ， 1， 2 此式称光栅⽅程
由（9 — 1）式得：
由此可以看出：只要测出任意级次的某⼀条光谱线的衍射⾓，即可计算出该光波长。
2）⽤双缝⼲涉测量光的波长
如图所⽰，电灯发⽣的光，经过滤光⽚后变成单⾊光，再经过单缝S 时
发⽣衍射，这时单缝S 相当于⼀单⾊光源，衍射光波同时到达双缝S1
和S2之后，再次发⽣衍射，S1、S2双缝相当于⼆个步调完全⼀致的单
⾊相⼲光源透过S1、S2双缝的单⾊光波在屏上相遇并叠加，S1、S2到
屏上P 点的路程分别是rl 、r2，两列光波传到P 的路程差Δr=21r r ，
设光波波长为λ。
(1)若Δr=nλ (n=0，±1，±2，…)，两列波传到P 点同相，互相加强，出现明条纹．
(2)若Δr=(2n -1)λ (n=±1，±2，±3，…)，两列波传到P 点反相，互相减弱，出现暗纹．这样就在屏上得到了平⾏于双缝S1、S2的明暗相间的⼲涉条纹．相邻两条明条纹间的距离
牛顿环思考题及答案
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 中心处是暗斑,这是因为中心接触处的空气厚度,而光在平面玻璃面上反射时有半波损失,所以形成牛顿环中心处为暗斑用反射光观察时.当没有半波损失时则为亮斑.
当有半波损失时为暗纹,没有半波损失时为亮纹.
2实验中为什么用测量式
出R 值
因为用后面个关系式时往往误差较大,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形变,使接触点成为一个圆面,干涉环中心为一暗斑,所以无法确定环的几何中心.所以比较准确的方法是测量干涉环的直径.测出个对应k 环环直径Dk,由rk 2 =k λR 可知Dk 2=4R λk,又由于灰尘等存在,是接触点的dk ≠0,其级数也是未知的,则是任意暗环的级数和直径Dk 难以确定,故取任意两个不相邻的暗环,记其直径分别为Dm 和Dnm>n,求其平方差即为
Dm2-Dn2=4m-nR λ,则R=Dm2-Dn2/4m-n λ
3 在本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D m 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.
1. 环中心出现亮斑是因为球面和平面之间没有紧密接触接触处有尘埃,或有破损或磨毛,从而产生了附加光程差.这对测量结果并无影响可作数学证明.
2. 提示：从左图A,看能否证
明:2222n m n m D D d d -=- 没有影响.可能的附加光程差会导致中
图A 图B
心不是暗点而是亮斑,但在整个测量过程中附加光程差是恒定的,因此可以采用不同暗环逐差的方式消除
实验十九-用牛顿环测透镜的曲率半径-思考题
实验十九-用牛顿环测透镜的曲率半径-思考题
实验十九用牛顿环测透镜的曲率半径思考题
光的干涉是光的波动性的一种表现。若将同一点光源发出的光分成两束，让它们各经不同路径后再相会在一起，当光程差小于光源的相干长度，一般就会产生干涉现象。干涉现象在科学研究和工业技术上有着广泛的应用，如测量光波的波长，精确地测量长度、厚度和角度，检验试件表面的光洁度，研究机械零件内应力的分布以及在半导体技术中测量硅片上氧化层的厚度等。牛顿环、劈尖是其中十分典型的例子，它们属于用分振幅的方法产生的干涉现象，也是典型的等厚干涉条纹。
【实验目的】
1.观察和研究等厚干涉现象和特点。
2.学习用等厚干涉法测量平凸透镜曲率半
径和薄膜厚度。
3.熟练使用读数显微镜。
4.学习用逐差法处理实验数据的方法。【实验仪器】
测量显微镜，钠光光源，牛顿环仪，牛顿环和劈尖装置。
图1 实验仪器实物图
【实验原理】
1.牛顿环
“牛顿环”是一种用分振幅方法实现的等厚干涉现象，最早为牛顿所发现。为了研究薄膜的颜色，牛顿曾经仔细研究过凸透镜和平面玻璃组成的实验装置。他的最有价值的成果是发现通过测量同心圆的半径就可算出凸透镜和平面玻璃板之间对应位置空气层的厚度；对应于亮环的空气层厚度与1、3、5…成比例，对应于暗环的空气层厚度与0、2、4…成比例。但由于他主张光的微粒说（光的干涉是光的波动性的一种表现）而未能对它作出正确的解释。直到十九世纪初，托马斯．杨才用光的干涉原理解释了牛顿环现象，并参考牛顿的测量结果计算了不同颜色的光波对应的波长和频率。
牛顿环装置是由一块曲率半径较大的平凸玻璃透镜，将其凸面放在一块光学玻璃平板（平晶）
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一、等厚干涉的特征
等厚干涉是因为平行光入射到厚度有变化的薄膜上、下表面而形成的干涉条纹．薄膜厚度相同的地方形成相同级数的明暗干涉条纹，故称等厚干涉。
条纹特点是对于劈尖干涉，条纹是明暗相间的平行的等间距的干涉条纹。对于牛顿环，干涉条纹则是不等间距的环状条纹。
二、测量波长的方法
1、衍射光栅测波长
2、双棱镜测波长
3、驻波法测波长
4、牛顿环测波长
牛顿环实验测光波波长，当知道球面的曲率半径时可根据公式λ=（r²m-r²n）/(m-n)R算出。
5、分光计测光波波长
5、迈克尔逊干涉仪测光波波长
牛顿如何发明牛顿环一种光的干涉图样．是牛顿在1675年首先观察到
的．将一块曲率半径较大的平凸透镜放在一块玻璃平板上，用单色光照射透镜与玻璃板，就可以观察到一些明暗相间的同心圆环．圆环分布是中间疏、边缘密，
圆心在接触点O．从反射光看到的牛顿环中心是暗的，从透射光看到的牛顿环中心是明的．若用白光入射．将观察到彩色圆环．牛顿环是典型的等厚薄膜干涉．凸透镜的凸球面和玻璃平板之间形成一个厚度均匀变化的圆尖劈形空气簿膜，当平行光垂直射向平凸透镜时，从尖劈形空气膜上、下表面反射的两束光相互叠加而产生干涉．同一半径的圆环处空气膜厚度相同，上、下表面反射光程差相同，因此使干涉图样呈圆环状．这种由同一厚度薄膜产生同一干涉条纹的干涉称作等厚干涉．牛顿在光学中的一项重要发现就是"牛顿环"。这是他在进一步考察胡克研究的肥皂泡薄膜的色彩问题时提出来的。