《光学实验》牛顿环实验
牛顿环和劈尖干涉实验报告
牛顿环和劈尖干涉实验报告牛顿环和劈尖干涉实验报告引言：光学是一门研究光的传播和性质的学科，而干涉实验则是光学中重要的实验手段之一。
本次实验旨在通过观察牛顿环和劈尖干涉实验现象，探究光的干涉现象及其原理。
一、牛顿环实验牛顿环实验是一种观察薄膜干涉现象的经典实验。
实验中，我们使用了牛顿环装置，即一块平凸透镜与一块平凹透镜相接触，形成一层薄膜。
通过照射白光，我们可以观察到一系列彩色的环状条纹。
牛顿环的形成是由于光的干涉现象。
当光线从空气进入到透明介质中时，会发生折射。
在透镜与薄膜接触的表面，由于介质折射率的变化，光线会发生反射和折射，形成反射和折射光波的干涉。
这种干涉现象导致了光的干涉条纹的形成。
牛顿环实验中，我们可以观察到一系列同心圆环，每个环的亮暗程度不同。
这是由于光的干涉现象导致的。
光线在透镜与薄膜接触表面发生反射和折射后，由于相位差的存在，不同波长的光会发生干涉，形成亮暗相间的条纹。
而圆环的大小则与光的波长和相位差有关。
二、劈尖干涉实验劈尖干涉实验是一种观察光的干涉现象的实验，通过劈尖形状的玻璃片，我们可以观察到一系列干涉条纹。
在劈尖干涉实验中，我们使用了一块劈尖形状的玻璃片。
当平行光通过劈尖玻璃片时，由于玻璃的折射率不均匀，光线会发生反射和折射，形成干涉现象。
我们可以观察到一系列亮暗相间的条纹。
劈尖干涉实验中，条纹的形成与光的干涉现象有关。
光线在劈尖玻璃片表面发生反射和折射后，由于相位差的存在，不同波长的光会发生干涉，形成亮暗相间的条纹。
而条纹的间距则与光的波长和相位差有关。
结论：通过牛顿环和劈尖干涉实验，我们可以观察到光的干涉现象，并了解到干涉现象的原理。
光的干涉现象是光学中重要的现象之一，对于研究光的性质和应用具有重要意义。
通过实验，我们更深入地理解了光的干涉现象，并对光学的研究有了更深入的认识。
在实验过程中，我们还发现了光的波动性质和光的相位差对干涉现象的影响。
这些发现对于进一步研究光的干涉现象和应用具有指导意义。
大学物理实验光学用牛顿环干涉测透镜曲率半径
实验 用牛顿环干涉测透镜曲率半径（一）目的：1、掌握用牛顿环测定透镜曲率半径的方法。
2、通过实验加深对等厚干涉原理的理解。
（二）仪器和用具：移测显微镜（JCD 3型）、钠灯牛顿环仪是由待测平凸透镜（凸面曲率半径约为200～300c ｍ〕Ｌ和磨光的平玻璃板Ｐ叠合装在金属框架Ｆ中构成。
框架边上有三个螺旋Ｈ，用以调节Ｌ和Ｐ之间的接触，以改变干涉环纹的形状和位置。
调节Ｈ时，螺旋不可旋得过紧，以免接触压力过大引起透镜弹性形变，甚至损坏透镜。
（三）原理：当一曲率半径很大的平凸透镜的凸面与一磨光平玻璃板相接触时，在透镜的凸面与平玻璃板之间将形成一空气薄膜，离接触点等距离的地方，厚度相同。
如图9-2所示，若以波长为的单色平行光投射到这种装置上，则由空气膜上下表面反射的光波将互相干涉，形成的干涉条纹为膜的等厚各点的轨迹，这种干涉是一种等厚干涉。
在反射方向观察时，将看到一组以接触点为中心的亮暗相间的圆环形干涉条纹，而且中心是一暗斑（图a ）；如果在透射方向观察，则看到的干涉环纹与反射光的干涉环纹的光强分布恰成互补，中心是亮斑，原来的亮环处变为暗环，暗环处变为亮环（图ｂ），这种干涉现象最早为牛顿所发现，故称为牛顿环。
设透镜Ｌ的曲率半径为R ，形成的m 级干涉暗条纹的半径为r ｍ，m 级干涉亮条纹的半径为r ｍ’，不难证明r ｍ =λmRr ｍ’=2)12(λ⋅−R m 以上两式表明，当已知时，只要测出D 第m 级暗环（或亮环）的半径，即可算出透镜的曲率半径R ；相反，当R 已知时，即可算出λ。
但由于两接触镜面之间难免附着尘埃，并且在接触时难免发生弹性形变，因而接触处不可能是一个几何点，而是一个圆面，所以近圆心处环纹比较模糊和粗阔，以致难以确切判定环纹的干涉级数m ，即干涉环纹的级数和序数不一定一致。
这样，如果只测量一个环纹的半径，计算结果必然有较大的误差。
为了减少误差，提高测最精度，必须测量距中心较远的、比较清晰的两个环纹的半径，例如测量出第m 1个和第m 2个暗环（或亮环）的半径（这里m 1，m 2均为环序数，不一定是干涉级数），因而（9－1）式应修正为r ｍ2 =（m+j ）R λ式中m 为环序数，（m ＋j ）为干涉级数（j 为干涉级修正值），于是λλR m m R j m j m r r m m )()]()[(12122212−=+−+=− 上式表明，任意两环的半径平方差和干涉级以及环序数无关，而只与两个环的序数之差（m 2-m 1）有关。
大学物理牛顿环实验
大学物理牛顿环实验一、实验目的1、观察牛顿环的干涉现象2、研究干涉现象与光波的波动性质3、学习使用分光仪、读数显微镜的方法二、实验原理牛顿环是一种典型的干涉现象，它是由一束光分成两束相干光，在空间叠加而成。
当一束光照射在玻璃表面时，会产生反射和透射两种现象。
反射光会在玻璃表面形成亮斑，而透射光则会继续传播。
当透射光再次照射到玻璃表面时，会再次产生反射和透射，形成一系列的反射和透射光。
这些反射和透射光会相互干涉，形成明暗相间的条纹，这就是牛顿环。
三、实验步骤1、调整分光仪，使一束光通过玻璃棱镜，分成两束相干光，并在空间叠加。
2、调整分光仪的望远镜，观察到清晰的牛顿环。
3、使用读数显微镜测量牛顿环的直径，并记录下来。
4、改变分光仪的棱镜角度，观察干涉条纹的变化，并记录下来。
5、分析实验数据，得出结论。
四、实验结果与分析1、实验结果在实验中，我们观察到了清晰的牛顿环干涉现象，并且使用读数显微镜测量了牛顿环的直径。
随着分光仪棱镜角度的变化，干涉条纹也会发生变化。
2、结果分析通过实验数据，我们可以得出以下（1）牛顿环是由两束相干光在空间叠加而形成的干涉现象。
（2）干涉条纹的明暗交替是由于两束光的相位差引起的。
（3）通过测量牛顿环的直径，我们可以计算出光波的波长。
（4）随着分光仪棱镜角度的变化，干涉条纹会发生变化，这是因为光的波长和入射角发生了变化。
五、结论通过本次实验，我们深入了解了干涉现象与光波的波动性质，学习了使用分光仪、读数显微镜的方法。
这对于我们今后在光学领域的研究具有重要意义。
大学物理牛顿环实验一、实验目的1、观察牛顿环的干涉现象2、研究干涉现象与光波的波动性质3、学习使用分光仪、读数显微镜的方法二、实验原理牛顿环是一种典型的干涉现象，它是由一束光分成两束相干光，在空间叠加而成。
当一束光照射在玻璃表面时，会产生反射和透射两种现象。
反射光会在玻璃表面形成亮斑，而透射光则会继续传播。
当透射光再次照射到玻璃表面时，会再次产生反射和透射，形成一系列的反射和透射光。
《光学》实验仿真及可视化教学研究——以“牛顿环干涉”为例
在"实验数据"框内.也可通过"数据导人"按键，导人实际实验中
测量得到的实验数据.不管是仿真平台测得的数据，还 是实 际实
验测量 的数据，都可通过逐差 法进行拟合.牛顿环干 涉仿真平台
给出了两种拟合方式，即一 次拟合 [ 7 ] 和二次拟合 [ 8 ] 在一次拟合
(3) 平凸玻璃或平凹玻璃的半径、入射波长、非接触情况下两组成部件之间的间隙可通过滑块进行
更改.
图 3 为平凸玻璃半径分别为 2m 和 5m 时的干涉图样，其它参数与图 2 一致，从图 3 中可看出，当
半径增大时， 干涉条纹变粗且条纹数量减少. 仿真结果与理论完全相符，因为在式 ( 1 )中，两反射光之间
验课程是当前各高校的通行作法.然而，首先光学仪器价格昂贵，资金短缺的高校难以满足扩仪器操作复杂，学生无法在有限的学时内通过改变参数全面观察实
验现象.
针对上述难题，不少光学教师利用 Matlab 软件仿真模拟得出直观的光学实验现象.但这些程序无
仿真界面、不可脱离 Matlab 环境运行、且未形成完整的体系.前期笔者利用 Matlab 图形用户界面编写设 计了一套可独立运行、囊括多个经典光学实验的仿真平台，共分为 3 大模块:干涉实验包括球面波干涉、
中，光程差省 去 了高阶项，而二 次拟合中则没有，故 二 次拟合能给
出更精略的平凸玻璃 半径. 拟 合完 成后，可给出拟合参 数和 绘 出
拟合 图形 .
固4
臼光的牛顿环干涉圈样
38
赣山师范学院学报
第 17 卷
3
结论
《光学》实验仿真平台除本文中介绍的牛顿环干涉外，总共分为 3 大模块，干涉实验包括球面波干
牛顿环实验报告原理(3篇)
第1篇一、实验背景牛顿环实验是光学中的一个经典实验，通过观察和分析牛顿环现象，可以深入了解光的干涉原理，并应用于测量透镜的曲率半径等实际应用中。
牛顿环实验的核心原理是等厚干涉现象，即在薄膜层厚度相同的位置，光波发生干涉，形成明暗相间的条纹。
二、实验原理1. 牛顿环的形成牛顿环实验装置主要由一块曲率半径较大的平凸透镜和一块光学玻璃平板组成。
当平凸透镜的凸面与平板接触时，在接触点附近形成一层空气膜。
当平行单色光垂直照射到牛顿环装置上时，光在空气膜的上、下表面反射，形成两束光波。
这两束光波在空气膜上表面相遇，产生干涉现象。
2. 等厚干涉现象在牛顿环装置中，空气膜的厚度从中心到边缘逐渐增加。
由于空气膜厚度相同的位置对应于同一干涉条纹，因此这种现象称为等厚干涉。
根据等厚干涉原理，厚度相同的位置，光程差也相同，从而形成明暗相间的干涉条纹。
3. 牛顿环的干涉条件在牛顿环装置中，光在空气膜上、下表面反射的两束光波发生干涉，干涉条件为：Δ = mλ其中，Δ为光程差，m为干涉级次，λ为光波长。
4. 牛顿环的半径与透镜曲率半径的关系设牛顿环装置中第m级暗环的半径为rk，透镜的曲率半径为R，空气膜厚度为e，则有：rk^2 = R^2 - e^2由上式可知，通过测量牛顿环的半径rk，可以计算出透镜的曲率半径R。
三、实验步骤1. 准备实验装置，包括牛顿环仪、钠光灯、凸透镜、平板玻璃等。
2. 将牛顿环仪放置在实验台上，调整透镜与平板玻璃之间的距离，使牛顿环清晰可见。
3. 打开钠光灯，调整显微镜的焦距，使牛顿环图像清晰。
4. 测量第m级暗环的半径rk，重复多次测量，求平均值。
5. 根据测量结果，利用上述公式计算透镜的曲率半径R。
四、实验结果与分析通过实验测量，可以得到一系列牛顿环的半径rk。
根据实验原理，可以计算出透镜的曲率半径R。
通过对比实际值与测量值，可以分析实验误差，并探讨提高实验精度的方法。
五、实验结论牛顿环实验是一种经典的干涉实验，通过观察和分析牛顿环现象，可以深入了解光的干涉原理，并应用于测量透镜的曲率半径等实际应用中。
《光学实验》牛顿环测透镜的曲率半径练习题
牛顿环测透镜的曲率半径。
1、用牛顿环干涉测透镜曲率半径时，照在牛顿环仪上的钠光是（）A.扩展光B.平行光C.会聚光D.漫反射光2、用显微镜测牛顿环时，同方向转动鼓轮中途不可倒转，这是因为（）A、消除螺距差 B. 减小调节误差C. 测量方便D. 测微鼓轮刻度不均匀3、本学期实验中，你所测到的牛顿环仪上平凸透镜的曲率半径为( )A. 25cmB.1.5mC.3.0mD.3.5m4、在光的干涉实验中，读数显微镜在测量时只能朝一个方向前进，其目的是（）A.测量方便B.消除读数显微镜的空程差C.消除读数显微镜的视差D.避免眼睛疲劳5、用牛顿环测量半凸透镜曲率半径时，对实验结果有影响的是（）A.牛顿环中心是亮斑而不是暗斑B.测量直径时，叉丝交点没有通过环心C.测量直径时，测微鼓轮中途倒转D.测量直径时，测微鼓轮中途不倒转，只向一个方向旋转。
6、不是助视光学仪器的是（）A.移测显微镜B. 短焦距望远镜C.测微目镜D.平行光管7、在牛顿环干涉实验中，对测量结果有较大影响的操作步骤是（）A.牛顿环仪未固定好B.测量中读数显微镜的读数鼓轮不是始终朝一个方向转动C.读数显微镜调焦不是最清晰D.牛顿环仪未处于读数显微镜正下方，发生半波损8、牛顿环装置如图所示，共有四个反射面（图中1、2、3、和4）失的反射面是( )9、下列存在回程差的实验仪器是什么？ ( )A.螺旋测微计B.读数显微镜C. 分光计D. 以上三个都是10、牛顿法的干涉条纹应当以凸透镜与平板玻璃的接触点为圆心的同心圆，实际。
上多数情况是出现一个大黑斑。
下列说法正确的是（）A.凸透镜与平板玻璃压得太紧B.接触处有灰尘；C.黑斑的出现对实验结果有影响D.黑斑的出现对实验结果无影响（多选） A．反。
11、在看清叉丝的情况下只看到钠黄光，看不到牛顿环。
原因可能是（）射镜位置放备 B．牛顿环装翼的位置不恰当C．物镜聚焦不对 D．目镜聚焦不对12、牛顿环测曲率半径实验中，观测到的同心干涉圆环是什么干涉？（）A. 等倾干涉B. 非定域干涉C. 等厚干涉D. 双缝干涉13、牛顿环测曲率半径实验中，观测到的同心干涉圆环的疏密分布是什么？( )A. 均匀分布B. 从内到外逐渐变得稀疏C. 从内到外逐渐变得密集D. 无规律的14、在牛顿环实验中，所用的光源是什么？( )A. 高压汞灯B. 低压汞灯C. 白炽灯D. 钠光灯15、牛顿环实验中，我们取两环直径的平方差，是为了什么？( )A. 简化计算B. 减小偶然误差C. 减小系统误差D. 避免空程误差16、牛顿干涉条纹中心是高级次还是低级次？为什么？牛顿干涉条纹间距如何变化？为什么？17、牛顿环的各环是否等宽环的密度是否均匀? 具体如何？如何解释 ?。
光的等厚干涉牛顿环实验步骤
光的等厚干涉牛顿环实验步骤光的等厚干涉牛顿环实验是一种经典的干涉实验，它通过观察光的干涉现象来研究光的波动性质。
牛顿环实验可以帮助我们理解光的干涉现象，以及光的波动性质。
下面将介绍光的等厚干涉牛顿环实验的步骤。
实验所需材料和仪器：1. 一台光源：例如白炽灯或激光器。
2. 一片透明平凸透镜：用于产生光的等厚干涉。
3. 一块玻璃基片：用于放置在透镜上方以形成干涉环。
4. 一台显微镜：用于观察干涉环的形态。
实验步骤：1. 将透明平凸透镜放置在光源上方，并调整透镜的位置，使光线通过透镜后尽可能平行。
2. 在透镜上方放置一块玻璃基片，使其与透镜接触。
3. 通过显微镜观察玻璃基片上的干涉环。
可以通过调整显微镜的焦距来清晰地观察到干涉环的形态。
4. 观察干涉环的特点：干涉环是一系列同心圆环，其中心为透镜的中心。
从中心向外，干涉环的半径逐渐增大，环的亮暗交替出现。
亮环表示光程差为整数倍波长，暗环表示光程差为半整数倍波长。
5. 测量干涉环的半径：通过显微镜的刻度盘或目镜读数器，可以测量干涉环的半径，并记录下来。
6. 对比不同波长下的干涉环：可以使用不同波长的光源，例如白炽灯和激光器，在同样的实验条件下观察干涉环的变化。
可以发现不同波长的光源产生的干涉环半径不同，这是由于光的波长不同导致的。
通过光的等厚干涉牛顿环实验，我们可以得到光的波长和透镜的曲率半径之间的关系。
根据干涉环的半径公式，可以计算出光的波长。
此外，还可以通过实验观察到干涉环的亮暗交替现象，验证光的波动性质。
光的等厚干涉牛顿环实验是光学实验中的经典实验之一，通过实验可以直观地观察到光的干涉现象，并且可以用来测量光的波长。
在实验过程中，需要仔细调整透镜和显微镜的位置，以确保干涉环的清晰观察。
此外，还可以使用不同波长的光源，观察干涉环的变化，进一步验证光的波动性质。
光的等厚干涉牛顿环实验是一种简单而有趣的实验，它可以帮助我们深入理解光的波动性质和干涉现象。
牛顿环等厚干涉实验原理
牛顿环等厚干涉实验原理引言:牛顿环等厚干涉实验是一种经典的光学实验，它通过光的干涉现象来研究光的性质。
本文将介绍牛顿环等厚干涉实验的原理及其应用。
一、牛顿环等厚干涉实验原理牛顿环等厚干涉实验是基于光的干涉现象而展开的。
当平行光垂直照射到一块透明薄片表面时，由于薄片上存在着厚度不均匀的厚度差，光线在通过薄片时会发生相位差，进而引起干涉现象。
1. 薄片的厚度不均匀在牛顿环等厚干涉实验中，通常使用一块玻璃片作为薄片。
由于制作工艺的限制，玻璃片的厚度并不均匀，因此在光照射下会形成一系列的等厚环。
这些等厚环是由薄片表面与光源之间的相位差引起的。
2. 光的干涉现象当平行光照射到薄片表面时，光线会部分透射进入薄片内部，而部分光线会被反射。
透射光和反射光在薄片内部发生干涉，形成干涉条纹。
这些干涉条纹呈现出明暗相间的环状结构，就是牛顿环。
3. 相位差的计算在牛顿环等厚干涉实验中，相位差的计算是关键。
考虑到薄片表面与光源之间的相位差，可以通过以下公式进行计算：Δφ =2πΔd/λ其中，Δφ表示相位差，Δd表示光线通过薄片时所经过的厚度差，λ表示光的波长。
二、牛顿环等厚干涉实验的应用牛顿环等厚干涉实验在光学研究中有着广泛的应用。
1. 薄膜厚度的测量牛顿环等厚干涉实验可以用来测量薄膜的厚度。
通过测量相邻环的半径差，可以推导出薄膜的厚度。
这种测量方法具有高精度和非接触性的特点，在材料科学和工程领域中得到了广泛的应用。
2. 光学元件的质量检测牛顿环等厚干涉实验可以用来检测光学元件的质量。
通过观察干涉条纹的清晰度和形状，可以判断光学元件的表面质量和制造工艺，以及是否存在缺陷和畸变。
3. 光学材料的研究牛顿环等厚干涉实验可以用来研究光学材料的性质。
通过观察干涉条纹的变化，可以推断材料的折射率和透明度，进而了解材料的光学特性和结构。
结论:牛顿环等厚干涉实验是一种重要的光学实验，通过观察干涉条纹的变化可以研究光的性质。
它在薄膜厚度测量、光学元件检测和光学材料研究等领域具有广泛的应用前景。
牛顿环实验的重要性在光学领域中的应用
牛顿环实验的重要性在光学领域中的应用牛顿环实验是一种经典的光学实验，它揭示了光的干涉现象，并广泛应用于光学规律的研究与实践之中。
本文将探讨牛顿环实验的重要性以及在光学领域中的应用。
一、牛顿环实验的原理和步骤牛顿环实验基于光的干涉理论，通过在凸凹透镜或者透明薄片上投射光线，形成一系列环状的干涉条纹。
其主要原理是光的反射和折射所产生的相位差导致光的干涉现象。
进行牛顿环实验的步骤如下：1. 准备一个透明的凸透镜或透明薄片，并将其置于一光源的照射下。
2. 在凸透镜或透明薄片上形成干涉条纹，可以通过调整光源的位置或者改变透镜的厚度来实现。
3. 观察和记录不同的干涉条纹模式。
二、牛顿环实验的重要性1. 验证光的波动性理论牛顿环实验证实了光的干涉现象，进一步验证和支持了光的波动性理论。
通过实验证明，光可以被视为具有波动性质的电磁波，而不仅仅是粒子性质。
2. 研究光的折射和反射规律牛顿环实验不仅揭示了光的干涉现象，还为研究光的折射和反射规律提供了一个有效的工具。
通过观察不同干涉条纹的形成，可以得出有关光在介质中传播或与界面相互作用的规律性结果。
3. 测量透明薄片的薄度牛顿环实验可以应用于测量材料的薄度。
由于干涉环直径与透明薄片的厚度成正比，通过测量干涉环的直径，可以计算出透明薄片的薄度，这在实际应用中具有一定的重要性。
4. 光学元件的加工和检测牛顿环实验对光学元件的加工和检测具有重要意义。
通过观察干涉环的形态和特征，可以评估光学元件的质量和性能，并对其进行进一步的研究和改进。
三、牛顿环实验在光学领域中的应用1. 材料折射率的测量利用牛顿环实验可以测量透明材料的折射率。
通过测量干涉环的半径和凸透镜的半径，可以计算出材料的折射率，这对于光学材料的研究和应用具有重要意义。
2. 表面质量评估和检测牛顿环实验可以用于光学元件表面的质量评估和检测。
通过观察和分析牛顿环的形状和清晰度，可以评估光学元件表面的光滑度和精度，从而对其进行优化和改进。
大学物理实验牛顿环
慢地调节，以免损坏仪器。 4、调节时，应预先使显微镜筒标尺位置处在可移动
范围的中点，以避免在测量时超出标尺的测量范围。 5、测量过程中，不要碰动牛顿环和震动实验台，以
免影响测量的准确性。
七、实验数据
589.3 0.2nm ， m n 30.0
R
R
2
1
2
mn
m2 n2
(dm2 dn2 ) dm2 dn2
2
0.2 589.3
2
1 30.02
0.12 0.12
0.22
2
60.90
1.15107 2.22105 1.31105
0.0060
R
R R R
861 0.0060 （ 6 mm）
R R R （861 6）mm
左 27.389 27.300
dn
6.724 6.551
(mm2) 60.53 61.16
m n 0.1
48 18.977 29.069 10.092
47 19.029 29.019 9.990
46 19.082 28.967 9.885
18 20.825 27.228 6.403
17 20.910 27.147 6.237
二、实验目的
1、了解等厚干涉原理 2、掌握用牛顿环测量透镜曲率半径的方法 3、学会使用读数显微镜以及钠光灯
三、实验原理
O R
d h
光程k（亮条纹） 1)（暗条纹）
2
曲率半径
R dm2 dn2
4(m n)
牛顿环干涉条纹的特点
为一系列明暗相间的同心 圆环。 中央为零级暗斑。 越往边缘处，干涉级次越 大，条纹越密。 条纹定域在空气薄膜表面。
牛顿环实验的意义与价值推动光学研究的发展
牛顿环实验的意义与价值推动光学研究的发展在光学研究领域，牛顿环实验是一项具有重要意义和高价值的实验。
它以其独特的实验原理和实验结果，为光学理论的发展提供了重要的依据和启示。
本文将探讨牛顿环实验的意义与价值，并阐述它对光学研究的推动作用。
一、牛顿环实验的基本原理及实验过程牛顿环实验是通过在透明平板和凸透镜之间夹置一个光源和反射镜，观察光源反射到平板上的光与平板表面之间的干涉现象而进行的。
实验过程中，通过逐渐调节凸透镜与平板之间的距离，可以观察到一系列由黑暗和亮圆环组成的图案。
这些图案被称为牛顿环。
二、牛顿环实验的意义与价值1. 证明光的波动理论牛顿环实验为光的波动理论提供了有力的证明。
实验结果显示，通过调节凸透镜与平板之间的距离，可以观察到明暗相间的光环。
这说明光在传播过程中存在干涉现象，而干涉现象是波动理论的核心概念之一。
2. 验证透镜性质牛顿环实验可以用来验证透镜的性质。
通过观察不同半径的牛顿环，可以确定透镜在不同位置的曲率半径。
这对透镜的设计与制造具有重要意义。
同时，牛顿环实验还可以用来测量透镜的折射率以及光的波长等相关参数。
3. 探索光的干涉和衍射现象牛顿环实验的观察结果，不仅包括明暗相间的光环，还包括一系列从圆心向外扩散的干涉条纹。
这些条纹的形成源于光的干涉和衍射现象。
通过对这些条纹进行研究和分析，可以深入了解光的波动性质，进一步推动光学研究的发展。
4. 发展光学仪器与应用牛顿环实验为光学仪器的发展提供了基础。
根据牛顿环的观察结果，可以设计出一系列用于测量曲率半径、折射率、板厚等的光学仪器，如牛顿环显微镜、牛顿环干涉仪等。
这些仪器在光学领域的研究和实践中发挥着重要的作用。
5. 推动光学研究的进一步发展牛顿环实验在光学研究的发展中扮演着重要角色。
通过对牛顿环的观察和研究，科学家们在光学领域中发现了许多重要的现象和规律，如薄膜干涉、色散现象等。
这些发现不仅拓宽了人们对光学现象的认识，也为进一步研究光学理论和应用提供了新的思路和方向。
实验十二牛顿环
《光学实验规则》1、轻拿轻放勿使元件磕碰特别要防止摔落暂时不用的光学元件应放回原处或安全的地方以免无意中把它们碰翻. 2、切忌用手触摸元件的光学面。
正确的拿法是只能接触其毛面透镜四周、棱镜上下底面平面镜和光栅的边缘等。
3、不要对着光学元件说话、咳嗽、打喷嚏以防止唾液溅落在光学表面上。
光学表面如有灰尘可用橡皮球吹掉切不可用嘴吹4、光学面若有污痕或指印可用清洁的镜头纸轻轻拂去但不要加压擦拭更不能用普通纸片、衣角袖口等擦拭。
严重的污痕、霉点应由实验室工作人员用丙酮或酒精清洗。
所有镀膜面均不能擦拭或碰触。
5、调整光学仪器时动作要轻缓不允许随意拆卸、使劲乱拧避免盲目和粗鲁地操作如平行光管的狭缝不能紧闭否则会由于刀刃互相挤压而受损又如牛顿环装置的螺丝不能随便拧等等。
光学实验预备知识光学实验是普通物理实验的一个重要部分这里先介绍光学实验中经常用到的知识初学者在做光学实验之前应当认真阅读这些内容。
一、光学仪器的维护光学元件平晶、透镜、棱境、光栅等大多是用光学玻璃制成的它们的光学表面都经过仔细地研磨、抛光有些还镀有一层或多层薄膜。
对这些元件或其材料的光学性能折射率、反射率、、透射率等都有一定的要求而它们的机械性能、化学性能可能较差若使用或维护不当则会降低其光学性能甚至损坏。
光学仪器大都比较精密、贵重为了安全使用光学仪器、元件必须遵守上述规则。
二、实验室常用光源简介光栅棱镜透镜1. 钠光灯钠光灯分高压钠灯、低压钠灯两种。
实验室常用低压钠灯发出的光在可见光范围内有两条较强的谱线589.0nm和589.6nm通常称为钠双线。
因谱线很接近实验中通常取平均值589.3nm作为“单色”光源的波长是最常用的单色光源。
使用钠光灯时应注意1钠光灯必须与扼流圈串联使用否则极易损坏。
2.灯点然后需等待一段时间才能正常使用启动时间约56分钟冷却也要这些时间因为频繁启动容易损坏点燃后不要轻易熄灭它。
正常使用寿命只有500h因此在使用时尽量将使用时间集中。
牛顿环测透镜曲率半径实验对光学实验的启示
牛顿环测透镜曲率半径实验对光学实验的启示光学实验一直以来都是物理学中的重要实践内容，而牛顿环测透镜曲率半径实验则是其中的经典实验之一。
通过这个实验，我们可以准确地测量透镜曲率半径，从而分析透镜的光学特性。
同时，牛顿环实验也给我们的科学研究带来了一定的启示，本文将从测量方法、实验结果和启示方面进行探讨。
一、测量方法牛顿环测透镜曲率半径实验主要需要借助干涉现象来进行。
具体操作流程如下：1. 准备工作：使用碳化刚石切割机将透镜切割成平整的面，并保持清洁。
将准备好的透镜放在干涉仪的平台上，并调整仪器使得透镜正对光源。
2. 平面透镜装置：将平透镜放在两个玻璃片之间，确保透镜和平面玻璃片之间没有间隙。
将装置放在透镜的周围，使其固定。
3. 调整干涉仪：打开干涉仪，调节仪器使得干涉环清晰可见。
通过调整仪器的眼镜和透镜的位置，保证干涉环的清晰度。
4. 观察干涉环：通过调整仪器的观察装置，将干涉环聚焦在视觉范围内。
观察并记录干涉环的直径。
5. 测量直径：使用显微镜或尺子等工具测量干涉环的直径。
根据干涉环的半径和透镜的参数，可以计算出透镜的曲率半径。
二、实验结果实验数据显示，通过牛顿环测透镜曲率半径实验，我们可以得到透镜曲率半径的准确数值。
实验结果的准确性主要依赖于实验者的仪器调整和数据测量。
经过多次测量和计算，我们可以得到一个相对准确的透镜曲率半径数值。
透镜的曲率半径是衡量透镜光学特性的重要参数之一。
通过牛顿环实验，我们能够准确地测量这一参数，从而对透镜进行评估和分析。
这为光学领域的研究和应用提供了重要的参考。
三、实验启示牛顿环测透镜曲率半径实验给我们带来了一些重要的启示，尤其是在光学实验和光学研究方面：1. 实验目的明确：牛顿环实验的目的是测量透镜的曲率半径，这直接给出了实验的重点和要求。
在进行光学实验时，明确实验目的对于实验者的方向和动力至关重要。
2. 仪器调整的重要性：牛顿环实验依赖于仪器的精确调整和观察，只有保证仪器的正确性和准确性，才能得到可靠的实验结果。
牛顿光环实验报告
1. 观察和分析等厚干涉现象，即牛顿环的形成原理；2. 学习利用干涉现象测量透镜的曲率半径；3. 学会使用读数显微镜进行测距。
二、实验原理牛顿环实验是光学中经典的干涉实验，主要用于观察等厚干涉现象，并利用干涉条纹测量透镜的曲率半径。
实验原理如下：在一块平面玻璃上放置一个焦距很大的平凸透镜，使其凸面与平面接触，接触点附近形成一层空气膜。
当用一平行的准单色光垂直照射时，在空气膜上表面反射的光束和下表面反射的光束在膜上表面相遇相干，形成以接触点为圆心的明暗相间的环状干涉图样，称为牛顿环。
根据干涉原理，当两束相干光的光程差为波长的整数倍时，发生相长干涉，形成明环；光程差为半波长的奇数倍时，发生相消干涉，形成暗环。
根据牛顿环的干涉条件，可得出以下公式：对于明环：2d = kλ + λ/2对于暗环：2d = (2k + 1)λ/2其中，d为空气膜的厚度，k为暗环或明环的级数，λ为入射光的波长。
当已知入射光波长和第k级暗环的半径rk时，可以计算出透镜的曲率半径R。
根据实验数据，可推导出以下公式：R = 4DmDn / (m^2 - n^2)其中，Dm和Dn分别为相邻暗环或明环的直径，m和n为对应的级数。
三、实验仪器1. JCD3型读数显微镜2. 牛顿环3. 钠光灯4. 凸透镜（包括三爪式透镜夹和固定滑座）1. 调整测量装置按照光学实验常用仪器的读数显微镜使用说明进行调整。
调整时注意以下几点：（1）调节450玻片，使显微镜视场中亮度最大，基本上满足入射光垂直于透镜的要求。
（2）因反射光干涉条纹产生在空气薄膜的上表面，显微镜应对上表面调焦才能找到清晰的干涉图像。
（3）调焦时，显微镜筒应自下而上缓慢地上升，直到看清楚干涉条纹时为止。
往下移动显微镜筒时，眼睛一定要离开目镜侧视，防止镜筒压坏牛顿环。
（4）牛顿环三个压紧螺丝不能压得很紧，两个表面要用酒精清洗，确保接触良好。
2. 测量牛顿环（1）使用读数显微镜测量相邻暗环或明环的直径Dm和Dn。
牛顿环实验探索光的干涉与衍射现象
牛顿环实验探索光的干涉与衍射现象牛顿环实验是一种经典的光学实验，旨在探索光的干涉与衍射现象。
它由英国科学家牛顿于17世纪末首次提出，并通过实验证实。
该实验通过观察光通过光学器件时产生的干涉和衍射现象，深化了人们对光学性质的理解。
牛顿环实验基于薄透镜和光源之间的干板条纹干涉现象。
在实验中，光源照射到一个凹透镜上，透镜的一侧放置一片平坦的玻璃片。
当两者接触并在透镜表面形成接触环时，就会观察到牛顿环。
牛顿环具有明暗相间的环状带，其形成是由于光在透镜和平坦玻璃之间反射和折射的干涉效应。
具体而言，透镜表面和玻璃之间的空气膜会引起入射光的相位差。
根据干涉理论，当两束光的相位差为波长的整数倍时，它们会叠加产生干涉增强；而当相位差为波长的半整数倍时，它们会叠加产生干涉减弱。
也就是说，当光线从透镜到平坦玻璃表面时，由于折射，光波会发生相位差。
这个相位差决定了不同位置的光波干涉强度。
当光波在接触环中行进一圈时，相位差会增加或减小一个波长，从而形成明暗相间的环形带状图案。
这就是牛顿环的形成原理。
通过观察牛顿环的大小和形状，可以推断出透镜表面上的空气膜的厚度。
具体的计算方法是利用牛顿环的半径和透镜半径之间的关系，将半径值代入相关方程进行计算。
这种方法被广泛应用于材料的薄膜测厚和透镜校准等实际应用中。
除了干涉现象，牛顿环实验还可以产生出衍射效应。
干涉和衍射在光学中是密切相关的概念。
干涉是光波互相干涉的结果，而衍射是光波通过障碍物或边缘时产生的弯曲现象。
牛顿环实验可以同时观察到干涉和衍射现象，这使得它成为研究光学现象的重要工具。
通过牛顿环实验，人们深入了解了光的干涉和衍射现象，探索了光学的本质和行为。
这对于发展光学科学和应用具有重要意义。
牛顿环实验的原理也被应用于其他实验和技术中，例如干涉仪、干涉测量和光学薄膜等。
在现代光学研究中，牛顿环实验仍然是一个重要的工具和实验方法。
结语：牛顿环实验是一个经典的光学实验，通过观察光通过凹透镜和平坦玻璃之间产生的干涉和衍射现象，来研究光的性质和行为。
光牛顿环实验报告
一、实验目的1. 观察和分析牛顿环等厚干涉现象；2. 利用干涉现象测量透镜的曲率半径；3. 掌握读数显微镜的使用方法。
二、实验原理牛顿环实验是一种典型的等厚干涉现象，其原理如下：在一块平面玻璃上放置一个焦距很大的平凸透镜，使其凸面与平面相接触。
在接触点附近，形成一层厚度逐渐变化的空气膜。
当单色光垂直照射到空气膜上时，反射光束在上、下表面相遇产生干涉。
空气膜厚度相同的地方，光程差相同，形成明暗相间的同心圆环，称为牛顿环。
根据干涉理论，当光程差满足以下条件时，发生干涉：明环：光程差 = kλ（k为整数）暗环：光程差= (2k+1)λ/2（k为整数）其中，λ为入射光的波长。
透镜的曲率半径R与牛顿环半径r的关系为：R = (2r^2 + r_0^2) / (r - r_0)其中，r_0为透镜与平面玻璃接触点的半径。
三、实验仪器1. 平凸透镜；2. 平面玻璃；3. 读数显微镜；4. 准单色光源；5. 照相机（可选）。
四、实验步骤1. 将平面玻璃放置在实验台上，调整读数显微镜，使其与平面玻璃垂直；2. 将平凸透镜放在平面玻璃上，使其凸面与平面相接触；3. 调节准单色光源，使其垂直照射到牛顿环上；4. 调节读数显微镜，找到清晰的牛顿环干涉图样；5. 使用读数显微镜测量第k级暗环的半径r_k；6. 根据公式计算透镜的曲率半径R。
五、实验结果与分析1. 观察牛顿环干涉图样，记录第k级暗环的半径r_k；2. 根据公式计算透镜的曲率半径R；3. 分析实验误差，讨论实验结果。
六、实验结论通过本实验，我们成功观察到了牛顿环等厚干涉现象，并利用干涉现象测量了透镜的曲率半径。
实验结果表明，牛顿环实验是一种简单、直观的等厚干涉现象，可用于测量透镜的曲率半径。
在实验过程中，我们掌握了读数显微镜的使用方法，提高了实验技能。
七、实验注意事项1. 实验过程中，注意保持读数显微镜与牛顿环的垂直；2. 调节光源时，注意避免过强的光照，以免损坏牛顿环；3. 使用读数显微镜测量时，注意保持稳定，避免人为误差；4. 实验结束后，将仪器整理归位，保持实验室卫生。
大学物理牛顿环实验
大学物理牛顿环实验
牛顿环实验是一种经典的光学实验，在许多物理实验中都会用到。
它采用了干涉的原理，通过观察不同的干涉色环来判断被测物体表面的曲率半径。
牛顿环实验的基本原理如下：在一片透明平板玻璃的表面上，放置一个微小的凸透镜，透过平板玻璃投射平行光线，经过凸透镜后形成一组干涉环。
当光线照射到平板玻璃和凸
透镜之间的空气层时，会发生反射和折射，并且在凸透镜的表面和空气层之间形成干涉。
干涉的结果形成了一些明暗相间的环形条纹，这些环形条纹就是牛顿环。
为了让牛顿环更加显著，需要让光线变得单色。
这可以通过使用窄带滤光片或单色光
源来实现。
在实验中，使用一组从紫色到红色的窄带滤光片，让光线只保留一种颜色。
这样，通过不同颜色的干涉环的直径和位置来推算出物体表面的曲率半径，还可以计算出相
应的误差范围。
另外，为了更加准确地测量干涉环的直径和位置，需要使用一台显微镜。
将平板玻璃
和凸透镜固定在显微镜的平台上，通过调整显微镜的聚焦距离和位移来观察干涉环。
可以
通过测量干涉环的半径和位置来计算物体表面的曲率半径，从而推断出反射波前在平面和
球面上的程差大小。
在实验中，需要多次重复实验，以减小误差。
此外，对于实验结果的计算和验证也需
要严谨的方法和技巧。
通过做大量的实验，可以提高实验人员的技能和经验，从而更加准
确地测量光学元件的参数。
总之，牛顿环实验使用了光学干涉的原理来测量光学元件的参数，是一项基础而又有
用的光学实验。
通过这个实验，可以深入理解光学干涉的基本原理和应用。
牛顿环实验报告总结
牛顿环实验报告总结引言牛顿环实验是光学实验中的经典实验之一，它是由英国物理学家牛顿于17世纪发现的。
通过这个实验，我们可以深入了解到光学中的一些基本原理与现象，加深对光的波动性质的理解。
本文将对牛顿环实验进行总结，旨在分享实验的基本原理、实验过程、结果分析以及实验可能存在的误差。
正文1. 实验原理牛顿环实验的核心原理是干涉现象。
当平行光线垂直照射在一个凸透镜与平凸外表之间时，会在两者之间形成一个由一系列明暗相间的环状条纹组成的图案。
这些环形条纹被称为牛顿环。
牛顿环实验可以用来确定透镜与平凸外表之间的透明膜层的厚度。
2. 实验装置与过程实验所需的装置包括：一块凸透镜、平凸外表以及一块高亮度的光源。
实验过程如下：(1) 首先，将平凸外表和凸透镜放置在一起，确保它们之间没有明显的间隙。
(2) 调整实验装置，使光线垂直照射在平凸外表与透镜之间。
(3) 在透镜与平凸外表的接触面上观察形成的牛顿环图案。
(4) 调整观察位置，以获取最清晰的图案。
3. 实验结果通过牛顿环实验，我们可以观察到一系列明暗相间的环形条纹。
这些条纹的颜色和顺序与透明膜层的厚度有关。
根据实验结果，我们可以通过透镜中心的亮纹和暗纹来确定膜层的厚度变化。
亮纹对应于透明膜层较薄的区域，而暗纹则对应于膜层较厚的区域。
4. 结果分析与误差可能性牛顿环实验在测量薄透明膜层厚度方面具有较高的准确性和精度。
然而，实验中仍然存在一些可能导致误差的因素，如以下几点：(1) 光源亮度不均匀：如果光源的亮度不均匀，会导致在观察牛顿环时难以获得清晰的图案。
(2) 试样不完美：在实际实验中，透明膜层可能存在不均匀厚度或者表面不平整的情况，这可能导致实验结果的偏差。
(3) 实验者技术：实验结果还会受到实验者的技术水平和操作方法的影响。
不正确的实验操作可能会引入误差。
(4) 环境因素：温度和湿度变化等环境因素也可能对实验结果产生一定的影响。
5. 实验应用与意义牛顿环实验有着广泛的应用和意义，尤其在光学仪器的制造、光学薄膜的制备以及材料科学研究等领域。
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定度均可取
0.01 3
。
• 由传递关系计算R的不确定度。 • 不确定度有效数字取1位。
返回
问题思考
有时牛顿环中央是一亮斑，这 是由于平凸透镜与平板玻璃没有紧 密接触而致。试进行理论分析，并 推导此时的曲率半径计算公式。
返回目录页
R r r
2 m 2 n
C
R
r O e
( m n)
D D
2 m
2 n
B
4(m n)
返回
操作要点
仪器布置 观测牛顿环 测量直径
返回目录页
仪器布置
返回
观测牛顿环
•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装臵上。 此时通过目镜可以看到明亮的黄色背景。
返回
数据处理
数据记录 曲率半径计算 不确定度评定
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数据记录表格
次数
C15 C5 C’15
1
2
3
4
5
6
C’5
D15 D5
单位：mm 返回
曲率半径计算
2 Dm 2 Dn
R
4( m n )
参考链接
返回
不确定度评定
• 先分别计算u(D15) 和u(D5),其中B类不确
牛顿环
返回
仪器介绍
读数显微镜 钠灯 平凸透镜
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读数显微镜
读数标尺
目镜
上下移动旋钮
物镜 读数盘 水平移动旋钮
返回
钠灯
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 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。
返回
半波损失
波传播过程中，遇到波疏 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， 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。
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牛顿环
将一曲率半径相 当大的平凸玻璃透镜放 在一平面玻璃的上面， 则在两者之间形成一个 厚度随直径变化的空气 隙。 空气隙的等厚干 涉条纹是一组明暗相间 的同心环。该干涉条纹 最早被牛顿发现，所以 称为牛顿环（Newton ring）
返回
平凸透镜
平凸透镜与平板玻璃组合成牛顿环实验样 品。 平凸透镜
平板玻璃
返回
实验内容
测量牛顿环直径，计算平凸透镜 曲率半径R。
实验公式
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实验公式
在空气厚度为 e 的地方， 上下表面反射的光的光程 差为2e+λ/2，其中后一项 是“半波损失”。 光程差为(2k+1) λ/2处 为干涉暗条纹，得到曲率 A 半径计算公式：
大学物理实验
牛顿Байду номын сангаас实验
牛顿环实验
名词解释
仪器介绍
实验内容
操作要点
数据处理
问题思考
名词解释
等厚干涉 半波损失 牛顿环
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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。
•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（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。
返回
测量牛顿环直径
•取m=15，n=5。横向改变显微镜筒位臵， 使叉丝由第15圈外向第15圈移动直至叉丝 交点与之重合，读取C15，继续朝同一方向 移动叉丝至第5圈读取C5 ；仍按原方向移动 叉丝（为防止产生空程差），越过中央暗 环，按同样方法读取C'5 、C'15 。 •将牛顿环旋转若干角度，重复以上测量共 6次。