等 厚干涉 实
等厚干涉实验—牛顿环和劈尖干涉
等厚干涉实验—牛顿环和劈尖干涉
等厚干涉实验，是由洪堡用他的牛顿环提出来的，它是细节最精确的光学实验中的一种，从1832年到今天依然使用着这种工具，用于测量光的波长。
与常见的牛顿环相比，劈尖干涉实验对更精确的波长测量更加具有优势，因此得到了广泛的应用。
等厚干涉实验由牛顿环和劈尖干涉组成。
牛顿环是带有镶边的圆形玻璃，其边缘处有两个凹痕，它们被锯齿状分割或尖锐的割边填充，形成镶边，这种特殊的凹痕可以将光线形成一个尖锐而密集的条状图案。
光线由镶边穿过时，产生干涉。
劈尖干涉则不依靠物理凹痕来实现，而是依靠使用两个平行的光纤，其中一根分成两端，由一个非激光的光源为源入射在第一根光纤上，然后从两端发出，分别穿过另外一端光纤，最后从E型探头出发，形成劈尖边缘，从而产生干涉。
等厚干涉实验的基本原理是，入射光有一定的空间图案，其条纹会与凹痕或劈尖边缘相互叠加，形成干涉。
在实际操作中，将该干涉实验用于波长测量时，只要将数据拟合到模型公式，便可以准确测量出光的波长。
等厚干涉实验的优势在于，操作简便，测量准确，同时具有较高的精度。
而缺点是，由于采用凹痕或劈尖边缘，光线会产生不可预测的多普勒效应，而且各种环境因素会对结果造成影响，所以并不能完全准确测量光的波长。
等厚干涉实验
注意：1.由于透镜与平板玻璃接触时引起形变， 注意：1.由于透镜与平板玻璃接触时引起形变，使接触 由于透镜与平板玻璃接触时引起形变 处为一圆面，而圆面的中心很难定准，因此牛顿环的中 处为一圆面， 心不是一个点，而是一个不太清晰的暗或亮的圆斑。 心不是一个点，而是一个不太清晰的暗或亮的圆斑。 2.镜面上可能有灰尘等存在而引起一个附加厚度，从而形 镜面上可能有灰尘等存在而引起一个附加厚度， 镜面上可能有灰尘等存在而引起一个附加厚度 成附加的光程差，这样，绝对级数也不易定准。 成附加的光程差，这样，绝对级数也不易定准。
实验内容与方法
1.调整牛顿环. 调整牛顿环. 2.调节光路和显微镜， 2.调节光路和显微镜，观察整个干涉环的清晰度 调节光路和显微镜 环数及环数差的选取： 3. 环数及环数差的选取： m-n=15. 测量干涉环的直径： =X Dm=X’m 4. 测量干涉环的直径：D1=X’1-X1，Dm=X m-Xm 5.读数显微镜的读数方法：可估读到0.001mm。 5.读数显微镜的读数方法：可估读到0.001mm。 读数显微镜的读数方法 0.001mm
主尺： 主尺：15mm
测微鼓轮： 测微鼓轮：0.506mm
最后读数为： 最后读数为：15.506mm
数据处理
用逐差法处理数据。 用逐差法处理数据。 参考数据记录表： 参考数据记录表：
λ=5.893×10-4 mm, m-n=15 ×
环序数
30 29 m 28 27 26 15 14 n 13 12 11 平 均 值
C
θ
R
O
k
e
干涉条纹
当用平行单色光垂直照射到牛顿环仪上时，一部分光线 当用平行单色光垂直照射到牛顿环仪上时，
在空气层的下表面反射， 在空气层的下表面反射，一部分光线在空气层的上表面 反射，这两部分光有光程差， 反射，这两部分光有光程差，它们在平凸透镜的凸面附 近相遇而发生干涉。 近相遇而发生干涉。 当我们用显微镜来观察时，便可清楚地看到中பைடு நூலகம்是一暗 当我们用显微镜来观察时， 当我们用显微镜来观察时 圆斑，而周围是许多明暗相间、间隔逐渐减小的同心环， 圆斑，而周围是许多明暗相间、间隔逐渐减小的同心环， 称为牛顿环。它属于等厚干涉条纹。 称为牛顿环。它属于等厚干涉条纹。
光的等厚干涉实验原理
光的等厚干涉实验原理光的等厚干涉实验是一种利用光的波动性质进行干涉现象研究的实验。
它利用不同介质对光的折射率不同，使得入射波前分成两部分，经过不同路径后再次汇聚，产生干涉现象。
通过测量干涉条纹的特征，可以得到关于光的波长和介质的折射率等信息。
该实验基于波动理论的基本原理，即光在介质中传播时会发生折射，其传播速度与介质的折射率有关。
当光从一种介质射入另一种折射率不同的介质中时，光的传播速度会发生变化，从而引起光的传播路径发生弯曲。
而当光通过不同路径传播后，再次汇聚时，会产生干涉现象。
光的干涉现象是由光波的叠加所引起的。
在等厚干涉实验中，通过将光分为两束，分别通过两片具有不同折射率的介质，光线经过介质时在发生折射的位置上产生相位差，当两束光线再次汇聚时，相位差会导致光的干涉现象。
而干涉现象产生的干涉条纹则是反映相位差变化的标志。
在等厚干涉实验中，一般会使用两片具有均匀厚度的玻璃或气泡薄片作为干涉介质，它们都具有固定的折射率。
当光通过这两片介质时，会产生相位差。
根据波动理论的原理，当两束光线再次相交时，两束光的相干性将决定产生的干涉现象。
干涉条纹的特征可以通过以下方程来描述：Δx=λ*d/(n1-n2)其中，Δx是干涉条纹间距，λ是光的波长。
d是介质的厚度，n1和n2是两个介质的折射率。
这个方程表明，干涉条纹间距与波长、介质厚度以及两个介质的折射率有关。
通过测量干涉条纹特征的变化，可以得到关于光的波长和介质的折射率的信息。
例如，可以通过测量干涉条纹间距的变化来确定光的波长。
当波长增大时，干涉条纹的间距也会增大。
同样，可以通过测量干涉条纹移动的位置来确定介质的折射率。
当介质的折射率增大时，干涉条纹会发生平移。
光的等厚干涉实验在科学研究和工程领域具有广泛的应用。
例如，它可以用于测量光的波长、折射率的变化，也可以用于研究材料的光学性质和质量的检测。
此外，等厚干涉实验还可以用于制备光学元件，例如多层膜、光栅和波导等。
等厚干涉原理及应用实验
等厚干涉原理及应用实验干涉是光学中的重要现象，根据等厚干涉原理，当平行光束通过一个明线与暗线交替的干涉条纹板时，由于光线在两个不同介质中传播时产生相位差，会形成干涉条纹。
等厚干涉原理也可以应用于其他介质的干涉实验。
在等厚干涉实验中，我们可以使用一块透明的平板作为干涉条纹板，如玻璃、水、油等。
当平行入射光线照射到物体上时，一部分光线会直接透过物体，另一部分光线会发生反射。
当透射光线再次到达观察屏幕时，会与原始光线发生干涉，形成干涉条纹。
等厚干涉实验可以通过调整光源、调整入射角度等方法来观察和调控干涉条纹的变化。
我们可以用干涉条纹的形状、间距等参数来分析介质的性质和光的不同特性。
在实际应用中，等厚干涉原理可以用于测量物体的厚度、密度和表面形貌。
比如，在透明平板的干涉实验中，当我们观察到干涉条纹的变化时，可以通过测量干涉条纹的间距来计算出介质的厚度。
这种方法在材料科学、地质勘探等领域有重要的应用。
另外，等厚干涉原理也可以用于制作干涉滤波器。
通过控制干涉光的相位差，我们可以选择性地通过或反射特定波长的光线，从而制作出具有特定波长的干涉滤波器。
这种滤波器在光学仪器中广泛应用，例如光谱仪、激光器等。
此外，等厚干涉原理还可以用于制作光学元件，如透镜、光栅等。
通过在光学元件的表面上制造出特定的等厚条纹，可以改变入射光线的相位和干涉条件，从而实现光的调制和控制。
这种方法在光学器件制造和应用中具有重要意义。
总结起来，等厚干涉原理与应用实验在光学领域具有广泛的应用价值。
通过观察和分析干涉条纹的变化，我们可以获得有关介质性质、光线特性等方面的重要信息。
这些信息对于材料科学、仪器制造和光学应用等领域都具有重要意义。
因此，等厚干涉原理及应用实验是光学研究和实践中的重要内容之一。
等厚干涉现象实验报告
等厚干涉现象实验报告
《等厚干涉现象实验报告》
等厚干涉现象是光学实验中常见的一种现象，通过该实验可以观察到光的干涉
现象，从而进一步了解光的波动特性。
本文将介绍一次等厚干涉实验的过程和
结果。
实验过程：
1. 实验器材准备：准备一台光源、一块平行玻璃板、一块白纸和一块黑纸。
2. 实验设置：将光源放置在适当的位置，使其照射到平行玻璃板上，然后在平
行玻璃板的一侧放置白纸，在另一侧放置黑纸。
3. 观察现象：当光线穿过平行玻璃板时，会发生干涉现象，形成一系列明暗条纹。
观察这些条纹的分布和形状。
实验结果：
通过观察实验现象，我们可以得出以下结论：
1. 等厚干涉现象是由于光线穿过平行玻璃板时，不同光线的光程差导致的。
光
程差相等的地方会形成明纹，而光程差相差半个波长的地方会形成暗纹。
2. 干涉条纹的间距与光源的波长、平行玻璃板的厚度以及入射角度等因素有关。
通过调整这些因素，可以观察到不同的干涉条纹。
3. 等厚干涉现象是光的波动特性的重要表现，它揭示了光的波动性和干涉现象
的规律。
结论：
通过这次等厚干涉实验，我们深入了解了光的波动特性和干涉现象的规律。
这
些知识对于我们理解光学原理和应用光学技术具有重要意义。
希望通过不断地
实验和学习，我们能够更深入地理解光学现象，为光学领域的发展做出贡献。
等厚干涉原理
等厚干涉原理等厚干涉原理是光学干涉实验中的一种重要原理，它是基于光的波动性质而产生的干涉现象。
在等厚干涉实验中，光通过等厚薄膜后会产生干涉现象，这种现象在实际生活和科学研究中有着广泛的应用。
下面我们将详细介绍等厚干涉原理及其应用。
等厚干涉原理的基本概念是指，当光线通过等厚薄膜时，由于不同介质的折射率不同，光线在介质之间的反射和折射会产生相位差，从而形成干涉条纹。
等厚薄膜是指在光线传播的路径上，介质的厚度保持不变，这样可以使得干涉条纹清晰可见。
在等厚干涉实验中，通常会使用平行玻璃板或者空气膜来模拟等厚薄膜，通过调节光源和观察屏的位置，可以观察到明暗交替的干涉条纹。
等厚干涉原理的实现需要满足一定的条件，首先是光源需要是单色光，这样才能保证干涉条纹的清晰度。
其次是等厚薄膜的厚度需要足够薄，一般在光的波长数量级以下，这样才能产生明显的干涉现象。
最后是光线的入射角需要小于临界角，这样才能保证光线在介质之间发生反射和折射。
等厚干涉原理在实际应用中有着广泛的用途，其中最为重要的就是在光学薄膜的制备和检测中。
通过等厚干涉实验，可以精确地测量薄膜的厚度和折射率，这对于光学元件的制备和质量控制具有重要意义。
另外，在光学镀膜和光学薄膜的研究中，等厚干涉原理也扮演着重要的角色，它可以帮助科研人员研究薄膜的光学性质和厚度分布。
除此之外，等厚干涉原理还在光学成像和光学测量中得到了广泛的应用。
在显微镜和光学显微镜中，通过调节薄膜的厚度和折射率，可以实现对样品的高分辨率成像。
在光学测量中，等厚干涉原理可以用来测量透明薄膜的厚度和表面形貌，这对于材料科学和工程技术有着重要的意义。
综上所述，等厚干涉原理是光学干涉实验中的重要原理，它基于光的波动性质而产生，通过光线在等厚薄膜中的反射和折射产生干涉现象。
等厚干涉原理在光学薄膜制备、光学成像和光学测量中有着广泛的应用，对于推动光学科学和技术的发展具有重要意义。
希望本文对等厚干涉原理的理解和应用有所帮助，谢谢阅读！。
等厚干涉实验
测量牛顿环直径
•取m=15，n=5。横向改变显微镜筒位置， 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。
等厚干涉实验
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。
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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。
薄纸片厚度的计算
d
λ 2
n Δx
L
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不确定度评定
• 先分别计算u(D15) 和u(D5),其中B类不确定 度均可取 。0 . 01
3
• 由传递关系计算R的不确定度。 • 用同样的方法计算d的不确定度。 • 不确定度有效数字取1位。
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问题思考
（1）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。
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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
平板端插入一
薄纸片，制成实验样品。
平板玻璃
薄纸片
平板玻璃
返回
实验内容
1.用牛顿环测透镜的曲率半径 2.用劈尖干涉法测薄纸片的厚度
实验公式 1.牛顿环 2.劈尖
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实验3.19_等厚干涉的应用
实验3.19_等厚干涉的应用
等厚干涉是一种光的干涉现象，它是由于光在通过两个平行的透明介质界面时，两个介质的厚度相等而引起的。
等厚干涉的应用广泛，下面介绍几个常见的应用：
1. 薄膜干涉：当光线从空气进入一个介质，再从这个介质进入另一个介质时，两个介质的界面之间的薄膜会形成等厚干涉。
这种现象被广泛应用于光学薄膜技术，如反射镜、透镜等光学元件的制造中。
2. 非破坏性检测：等厚干涉可以用于材料的非破坏性检测。
通过观察材料表面的等厚干涉图案，可以判断材料的厚度分布是否均匀，从而评估材料的质量和性能。
3. 显微镜观察：等厚干涉可以用于显微镜观察。
在显微镜中，通过透射或反射光的等厚干涉图案可以增强显微镜的分辨率和对比度，从而获得更清晰的显微图像。
4. 光学雕刻：等厚干涉可以用于光学雕刻。
通过控制光在介质中的传播路径和相位差，可以实现对材料的局部加热和腐蚀，从而实现精确的微纳加工和雕刻。
5. 表面形貌测量：等厚干涉可以用于表面形貌的测量。
通过观察介质界面上的等厚干涉条纹，可以推断出表面的弯曲、变形和缺陷等信息，从而实现对微观尺度表面形貌的精确测量。
等厚干涉在光学领域有着广泛的应用，不仅可以用于光学元件的制造和检测，还可以用于显微观测、光学雕刻和表面形貌测量等领域。
等厚干涉(完整版)
深圳大学实验报告课程名称：大学物理实验（一）实验名称：等厚干涉学院：专业：班级：组号：指导教师：报告人：学号：实验时间：年月日星期实验地点实验报告提交时间：一、实验目的a ．复习和巩固等厚干涉原理，观察等厚干涉现象；b ．利用牛顿环测量透镜球面的曲率半径；c ．学会如何消除误差、正确处理数据的方法；二、实验原理：1. 等厚干涉原理当一束平行光ab 入射到厚度不均匀的透明介质薄膜上，在薄膜的表面上会产生干涉现象。
从上表面发射的光线1b 和从下表面反射并透过上表面的光线1a 在B 点相遇（如下图所示），由于1a ，1b 有恒定的光程差，因而将在B 点产生干涉。
若平行光束ab 垂直入射到薄膜面，即0==γi ，薄膜厚度为d ，则1a ，1b 的光程差为2/2λδ+=nd式中：2/λ是由于光线从光疏介质到光密介质，在界面反射时有一位相突变，即所谓的“半波 损失”而附加的光程差。
因此，明暗条纹出现的条件是： 暗纹：2/·)12(2/2λλ+=+m nd ，m = 0, 1, 2, 3,…；明纹：2/·22/2λλm nd =+，m = 1, 2, 3,…。
很容易理解，同一种条纹对应的空气厚度是一样的，所以称之为等厚干涉条纹。
要想在实验上观察到并测量这些条纹，还必须满足一下条件： a. 薄膜上下两平面的夹角足够小，否则由于条纹太密而无法分辨； b. 显微镜必须聚焦在B 点附近，见上图。
方能看到干涉条纹，也就是说，这种条纹是有定域问题的。
2. 利用牛顿环测一个球面镜的曲率半径牛顿环等厚干涉图样如下图所示。
设单色平行光的波长为λ，第k 级暗条纹对应的薄膜厚度为k d ，考虑到下界面反射时有半 波损失2/λ，当光线垂直入射时总光程差由薄膜干涉公式求得：2/22/2λλ+=+=∆k k d ndn 为空气的折射率，为1，根据干涉条件：()⎩⎨⎧=+==∆---3 2, 1, 0,k ,2/12---3 2, 1,k ,λλk k由下图的几何关系可得：()22222k k k k d Rd d R R r -=--=因为k d R >>，上式中的2k d 可略去不计，故：()R r d k k 2/2=将上述三式联立可得：明环：()--- 3, 2, 1,k ,2/ ·122=-=λR k r k 暗环：--- 3, 2, 1, 0,k ,2==λkR r k。
等厚干涉实验1
等厚干涉实验【实验目的】1．观察等厚干涉现象及其特点。
2．用牛顿环测平凸透镜的曲率半径。
3.用劈尖干涉测量微小厚度。
4．学会使用读数显微镜。
【实验仪器】读数显微镜、牛顿环、劈尖、钠光灯【实验原理】1. 牛顿环牛顿环属于分振幅等厚干涉现象。
干涉现象在科学研究和工业技术中有着广泛的应用，如测量光波波长、精确测量微小物体的长度、厚度和角度，检查光学元件、精密机械表面的光洁度、平整度，研究机械零件内应力分布以及测量半导体器件上镀膜厚度等。
在一块平玻璃片B上，放一曲率半径R很大的平凸透镜A，在A、B间形成一从中间向四周渐渐加厚的空气薄膜，以接触点O为中心的圆周上空气膜的厚度相等。
当单色平行光束垂直地射向平凸透镜时，在空气膜的上下表面(平凸透镜的下表面和平面玻璃的上表面)所反射的两束光因存在一定的光程差而相互干涉。
从透镜上侧俯视，干涉图样是以两玻璃接触点O为圆心的一系列明暗相间的同心圆环，称为牛顿环。
它是等厚干涉图样，空气膜厚度相同的点都处于同一条纹上。
图1 实验光路图及牛顿环设第k 级环的环半径为k r ，该处空气膜厚度为e ，波长为λ，显然有下列干涉条件成立：λλk e =+22 (k =1，2，3，…) 明环 (1) 2)12(22λλ+=+k e(k ＝0，1，2，…)暗环 (2)式中的2λ是由于从空气膜的下表面反射的反射光有半波损失。
中心处0=e ，形成中央暗斑。
从图1（b ）中的三角形得22222)(e Re e R R r k -=--=因e R >>，所以22e Re >>，可以把上式中2e 略去，于是Rr e k 22= (3)上式说明e 与2k r 成正比，所以离开中心愈远光程差增加愈快，牛顿环也变得愈来愈密。
把(3)代入(2)，求得暗环半径为：λkR r k = (4)如果测量第k 级暗环的半径，必须确定环心的位置，也就是牛顿环中央暗斑的中心位置，实验中这一位置不易确定，于是第k 级暗环的半径不易测准，为此，把(4)变成牛顿环直经k D 表达式：λkR r D k k 22==λkR r D k k 4422==对m 级和n 级暗环有λmR D m 42= λnR D n 42=二式相减，得：λ)(422n m D D R nm --=(5) 由(5)式通过测量暗环直径计算出平凸透镜的曲率半径R ，可克服测量暗环半径环心不容易确定的困难。
等厚干涉
【1】等厚干涉：定义：薄膜干涉的一种，光程差是薄膜厚度的函数，薄膜厚度相等点的光程差相同，干涉条纹是同一级。
干涉条纹形状与薄膜等厚线相同。
示意图：极大极小条件：光程差Δ=2n2d+δ 半波损失=2kλ2(极大)2k−1λ2(极小)，k=1,2,3,⋯特征：1>对于劈尖薄膜干涉：2>牛顿环：干涉条纹形状与薄膜等厚线相同。
【2】牛顿环的历史是牛顿在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．牛顿环实验是这样的：取来两块玻璃体，一块是14英尺望远镜用的平凸镜，另一块是50英尺左右望远镜用的大型双凸透镜。
在双凸透镜上放上平凸镜，使其平面向下，当把玻璃体互相压紧时，就会在围绕着接触点的周围出现各种颜色，形成色环。
于是这些颜色又在圆环中心相继消失。
在压紧玻璃体时，在别的颜色中心最后现出的颜色，初次出现时看起来像是一个从周边到中心几乎均匀的色环，再压紧玻璃体时，这色环会逐渐变宽，直到新的颜色在其中心现出。
如此继续下去，第三、第四、第五种以及跟着的别种颜色不断在中心现出，并成为包在最内层颜色外面的一组色环，最后一种颜色是黑点。
反之，如果抬起上面的玻璃体，使其离开下面的透镜，色环的直径就会偏小，其周边宽度则增大，直到其颜色陆续到达中心，后来它们的宽度变得相当大，就比以前更容易认出和训别它们的颜色了。
牛顿测量了六个环的半径（在其最亮的部分测量），发现这样一个规律：亮环半径的平方值是一个由奇数所构成的算术级数，即1、3、5、7、9、11，而暗环半径的平方值是由偶数构成的算术级数，即2、4、6、8、10、12。
例凸透镜与平板玻璃在接触点附近的横断面，水平轴画出了用整数平方根标的距离：√1=1√2=1.41,√3=1.73,√4=2,√5=2.24等等。
物理实验报告---等厚干涉
王皓平 6100411063 电III112班 S07716 00 十一 一 25 T012实验名称：光的等厚干涉一、引言：光的等厚干涉，是利用透明薄膜的上下两表面对入射光的一次反射，反射光相遇时发生的。
二、实验目的：1、观察牛顿环和劈尖的干涉现象。
2、了解形成等厚干涉现象的条件极其特点。
3、用干涉法测量透镜的曲率半径以及测量物体的微小直径或厚度。
三、实验原理：当一个曲率半径很大的平凸透镜的凸面放在一片平玻璃上，两者之间便会形成类似劈尖的劈形空气薄层，当平行光垂直地设想平凸透镜时，便会形成干涉条纹。
牛顿环是一种的等厚干涉，利用它可以检验光学元件的平整度、光洁度；测定透镜的曲率半径或测量单色光波长。
本实验用牛顿环来测定透镜的曲率半径。
为此要找出干涉条纹半径r 、光波波长λ和透镜曲率半径R 三者之间的关系。
{2e +λ2=kλ 明环2e +λ2=(2k +1)λ2暗环r 2=R 2−(R −e)2=2Re −e 2; 又R>>e,e 2<<2Re,e 2可以忽略不计。
e =r 2/2RRre王皓平 6100411063 电III112班 S07716 00 十一 一 25 T012{r 2=√(2k −1)Rλ/2 明环r 2=√kRλ 暗环采用第n 级和第m 级计算R ：R =d m 2−d n 24λ(m −n)劈尖干涉：d =l Δl ∙λ2四、实验仪器：牛顿环装置，钠光灯，读数显微镜，劈尖，游标卡尺五、实验内容：1. 启动钠光灯，调节装置，开始实验。
2. 调节显微镜，使玻璃片呈45度。
3. 测量牛顿环直径。
4. 计算R 。
六、实验记录：王皓平 6100411063 电III112班 S07716 00 十一 一 25T012七、数据处理：r =Rλk ； Rλ=7.1574;R =1214559.647mm ； 2）R =d m 2−d n 24λ(m −n)=Δ4λ15R̅=87465.181mm王皓平6100411063 电III112班S07716 00 十一一25 T012八、实验结果：R=(8746.518±30.160)cmE=0.345%九、误差分析：1. 实验中叉丝为对准圆心，导致实验误差，使结果较小。
9实验十八 等厚干涉
8Ra
k
六 注意事项
• 钠光灯不要随意开关 • 读数显微镜的镜筒移至主尺中央（使被测物在 工作区内） • 调节目镜，直至获得清晰的叉丝像 • 将镜筒调到最低（眼睛在镜筒的侧面看），接 近被测物，然后自下而上缓缓提高镜筒（镜筒 只许往上调，不许往下调，以免损坏被测物）， 直到看见清晰的被测物 • 测量中注意“零点”及丝干与螺母之间的空隙 对测量引起的误差
实验18ningboinstitutetechnologyningboinstitutetechnologyzhejianguniversityzhejianguniversity光的干涉实验证实了光的波动性薄膜层的上下表面有一很小的倾角时由同一光源发出的光经薄膜的上下表面反射后在上表面附近相遇时产生干涉在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牛顿环和劈尖是等厚干涉两个最典型的例子光的等厚干涉原理在生产实践中具有广泛的应用它可用于检测透镜的曲率测量光波波长精确地测量微小长度厚度和角度检验物体表面的光洁度平整度等掌握等厚干涉原理及光束垂直入射时有关劈尖和牛顿圈干涉的计算用等厚干涉法测量曲率半径和薄膜厚度当两片很平的玻璃叠合在一起在一端垫入薄片两玻璃片之间形成一楔形空气薄层空气劈
一 实验目的
• 掌握等厚干涉原理及光束垂直入射 时有关劈尖和牛顿圈干涉的计算 • 用等厚干涉法测量曲率半径和薄膜 厚度 • 进一步学会逐差法处理数据 • 学会使用读数显微镜
二 实验原理
(1) 劈尖 当两片很平的玻璃叠合在一起，在一端垫入薄片， 两玻璃片之间形成一楔形空气薄层（空气劈）。 在单色光垂直照射时，在尖劈膜厚为 e 处，从劈 尖上、下表面反射两条反射光线。 光程差及干涉条件: δ = 2e+λ/2=kλ δ = 2e+λ/2=(2k+1) λ/2
等厚干涉原理
等厚干涉原理
等厚干涉原理是光学干涉实验的一种重要原理，它是基于光波在不同介质中传
播时发生相位差而产生干涉现象的基础。
在等厚干涉实验中，光波在通过等厚介质时会发生相位差，从而产生干涉条纹，通过观察这些干涉条纹可以得到介质的光学性质和厚度等信息。
在等厚干涉实验中，常用的实验装置是等厚干涉仪。
等厚干涉仪由两块平行的
玻璃板组成，两块玻璃板之间的间隙是等厚的，这样就可以保证通过两块玻璃板的光波会有相同的光程差。
当平行光垂直入射到等厚干涉仪上时，光波会在两块玻璃板之间来回反射，产生干涉现象。
观察到的干涉条纹可以帮助我们研究介质的光学性质，比如折射率、厚度等。
在等厚干涉实验中，我们可以利用干涉条纹的间距来计算介质的折射率。
根据
等厚干涉原理，干涉条纹的间距与介质的折射率和厚度有关。
通过测量干涉条纹的间距和已知的波长，我们可以计算出介质的折射率，这对于研究介质的光学性质非常有帮助。
除了用于测量介质的折射率，等厚干涉原理还可以应用于薄膜的表面质量检测。
薄膜的厚度会影响干涉条纹的间距，因此通过观察干涉条纹的变化可以判断薄膜的厚度是否均匀，从而评估薄膜的表面质量。
在实际应用中，等厚干涉原理还可以用于光学薄膜的设计和制备。
通过精确控
制薄膜的厚度和折射率，可以实现对光波的衍射、反射、透射等光学性质的调控，从而应用于光学器件的制造。
总之，等厚干涉原理作为光学干涉实验的重要原理，对于研究介质的光学性质、薄膜的表面质量检测以及光学器件的设计制备都具有重要的意义。
通过对等厚干涉原理的深入理解和实验研究，可以不断拓展其在光学领域的应用，推动光学技术的发展。
大学物理实验等厚干涉
大学物理实验等厚干涉一、引言干涉是物理学中非常重要的一个现象，它在波动光学中发挥着非常重要的作用。
干涉实验通过调控光线的相位差以及空间分布来制造干涉现象，进而得出许多有意义的结果。
例如，干涉实验可以用来测量光的波长、确定物体的表面形状、研究光的性质等等。
本次实验中，我们将学习一种叫做等厚干涉的技术，并通过实验来验证等厚干涉的原理。
二、等厚干涉原理等厚干涉法是一种基于相位差补偿的干涉技术，它利用了两层介质中光传播速度不同的性质。
当光线穿过垂直于两层表面的小区域时，由于介质的折射率不同，光线的传播速度也就不同，从而引起相位差。
如果这个相位差等于光的波长的整数倍，那么两束光就会相长干涉，反之就会相消干涉。
等厚干涉是通常用来检测透明平板玻璃厚度和薄膜厚度的技术，也可以用来测量非均匀介质中的折射率变化。
三、实验步骤1. 准备实验仪器：等厚干涉仪、白光灯、平面透镜、透明样品等。
2. 调节白光灯，使其发出均匀的白光。
3. 将样品放到等厚干涉仪台上，并加上透镜，调整透镜位置，使望远镜可以看到样品。
4. 打开干涉仪，用望远镜观察样品。
通过调整仪器上的螺旋调节器，调整入射光线和反射光线的相位，使样品中的两束光的相位差等于波长的整数倍。
5. 观察干涉条纹，记录下干涉条纹移动的方向、干涉条纹间距等信息。
6. 更换样品，重新进行干涉实验，记录数据并比较不同样品的结果。
四、实验注意事项1. 实验室中应该保持干涉仪的温度稳定，防止温度变化干扰实验结果。
2. 微调螺钉的调节量应该小，以避免过多干涉中断条纹并使准确度降低。
3. 观察过程中应该定睛两点，以减少眼睛疲劳并保证数据的准确性。
4. 干涉仪的各个部分应该保持适当的清洁和维护，以确保实验的准确性和精确性。
五、实验结果分析我们在实验中使用平板玻璃和凸透镜作为样品，分别进行了等厚干涉实验。
我们测得了不同位置的干涉条纹，记录下了移动的方向和幅度。
通过绘制样品厚度与干涉条纹间距之间的关系，我们验证了等厚干涉的原理，并计算出了玻璃折射率的值。
光的等厚干涉实验原理
实验原理1.等厚干涉当光源照到一块由透明介质做的薄膜上时, 光在薄膜的上表面被分割成反射和折射两束光（分振幅）, 折射光在薄膜的下表面反射后, 又经上表面折射, 最后回到原来的媒质中, 在这里与反射光交迭, 发生相干。
只要光源发出的光束足够宽, 相干光束的交迭区可以从薄膜表面一直延伸到无穷远。
薄膜厚度相同处产生同一级的干涉条纹, 厚度不同处产生不同级的干涉条纹。
这种干涉称为等厚干涉。
如图1图12.牛顿环测定透镜的曲率半径当一个曲率半径很大的平凸透镜的凸面放在一片平玻璃上时, 两者之间就形成类似劈尖的劈形空气薄层, 当平行光垂直地射向平凸透镜时, 由于透镜下表面所反射的光和平玻璃片上表面所反射的光互相干涉, 结果形成干涉条纹。
如果光束是单色光, 我们将观察到明暗相间的同心环形条纹；如是白色光, 将观察到彩色条纹。
这种同心的环形干涉条纹称为牛顿环。
本实验用牛顿环来测定透镜的曲率半径。
如图2。
设在干涉条纹半径ｒ处空气厚度为ｅ,那么, 在空气层下表面Ｂ处所反射的光线比在Ａ处所反射的光线多经过一段距离２ｅ。
此外, 由于两者反射情况不同: Ｂ处是从光疏媒质（空气）射向光密媒质（玻璃）时在界面上的反射, Ａ处则从光密媒质射向光疏媒质时被反射, 因Ｂ处产生半波损失, 所以光程差还要增加半个波长, 即:δ=2ｅ＋λ/2 （１）根据干涉条件, 当光程差为波长整数倍时互相加强, 为半波长奇数倍时互相抵消, 因此:()()22/122/22/2⎭⎬⎫-----------+=+---------------=+暗环明环λλλλk e k e 从上图中可知:r 2=R 2-(R-e)2=2Re-e 2因Ｒ远大于ｅ, 故ｅ2远小于２Ｒｅ, ｅ2可忽略不计, 于是:ｅ＝ｒ2／2Ｒ （３）上式说明ｅ与ｒ的平方成正比, 所以离开中心愈远, 光程差增加愈快, 所看到的圆环也变得愈来愈密。
把上面（３）式代入（２）式可求得明环和暗环的半径: ()()42/1222⎪⎭⎪⎬⎫=-=λλkR R k r r如果已知入射光的波长λ, 测出第ｋ级暗环的半径ｒ, 由上式即可求出透镜的曲率半径Ｒ。
光的等厚干涉实验原理
光的等厚干涉实验原理光的等厚干涉实验是一种利用光的干涉现象来研究透明薄膜厚度的实验方法。
在这个实验中，我们可以通过观察干涉条纹的变化来推断薄膜的厚度，从而了解光在薄膜中的传播特性。
接下来，我们将详细介绍光的等厚干涉实验的原理及其相关知识。
首先，让我们来了解一下光的干涉现象。
干涉是指两个或多个波源发出的波相遇时产生明暗条纹的现象。
在光的干涉实验中，我们通常使用的是自然光或单色光，通过一系列光学元件使其分为两束光，然后让它们相互叠加。
当两束光的光程差为整数倍波长时，它们会相长干涉，产生明条纹；当光程差为半波长的奇数倍时，它们会相消干涉，产生暗条纹。
这种干涉现象可以帮助我们研究光的传播规律，也为光学测量提供了重要的手段。
在光的等厚干涉实验中，我们通常使用的是等厚薄膜。
等厚薄膜是指其厚度在整个表面上基本保持恒定的薄膜，比如油膜、气泡膜等。
当平行光垂直入射到等厚薄膜表面上时，会发生反射和透射，其中透射光会在薄膜内部发生多次反射和折射，最终再次出射到空气中。
这一过程中，透射光的光程会受到薄膜厚度、折射率等因素的影响，从而产生干涉现象。
为了理解光的等厚干涉实验的原理，我们需要引入薄膜的光程差公式。
对于等厚薄膜而言，其光程差可以表示为2nt，其中n为薄膜的折射率，t为薄膜的厚度。
当入射光垂直入射时，反射光程差为2nt，而透射光程差为2ntcosθ，其中θ为透射角。
当透射光再次出射到空气中时，会与反射光相互叠加，从而产生干涉现象。
通过观察干涉条纹的位置和间距，我们可以推断出薄膜的厚度。
除了理论分析，光的等厚干涉实验还需要借助一些光学仪器来实现。
通常情况下，我们会使用干涉仪来观察干涉条纹，比如菲涅尔双镜干涉仪、迈克尔逊干涉仪等。
这些仪器可以帮助我们精确地观测干涉条纹的位置和间距，从而进行定量分析。
此外，我们还需要考虑光源的选择、光路的调整等实验细节，以确保实验的准确性和可重复性。
总之，光的等厚干涉实验是一种重要的光学实验方法，通过观察干涉条纹的变化，可以推断出薄膜的厚度。
光的等厚干涉实验原理
光的等厚干涉实验原理
光的等厚干涉实验是一种基于干涉现象的实验方法，用于研究光的干涉及光的性质。
其原理可以描述如下：
1. 光的波动性：光在传播过程中是以波的形式传播的，具有波动性质。
2. 光的干涉：当两束相干光叠加时，它们会发生干涉现象。
干涉可能是增强或衰减的，取决于两束光的相位差。
3. 相位差与光程差：相位差是指两束光的相位之间的差异，可以通过时间、距离或其他方式表示。
光程差是指两束光传播距离之差。
4. 等厚干涉：在等厚干涉实验中，一束平行光垂直入射在一薄透明介质上，经过折射后再反射。
在介质上产生了一系列光程差相等的平行光条纹。
这些光程相等的区域称为等厚全息条纹。
5. 干涉现象的解释：在等厚全息条纹中，光经过介质表面的折射产生了相位差，而光在介质内部反射产生了相位差。
这些相位差的叠加导致了干涉现象。
根据相位差和光程差之间的关系，可以确定干涉条纹的位置和形式。
6. 干涉条纹的观察：干涉条纹可以通过使用干涉仪、菲涅耳双镜等光学仪器进行观察和测量。
通过改变光的入射角度、介质厚度等参数，可以得到不同的干涉
条纹，从而研究光的干涉与干涉条件。
通过光的等厚干涉实验，我们可以研究光的波动性质、光的折射与反射规律以及各种光学现象，对于深入理解光的行为有重要意义。
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大学物理实验
等厚干涉实验
等厚干涉实验
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
✹劈尖干涉
返回目录页
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。
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。
返回
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）
返回牛顿环
劈尖干涉
✹
将两块光学平玻璃重叠在一起，在一端插入一薄纸片，则在两玻璃板间形成一空气劈尖
✹当一束平行单色光垂直入射时，由空气层上下表面反射的光将在空气层上表面处发生干涉，形成一组平行于交棱的明暗相间、等间距的直条纹。
L
d’
返回
仪器介绍
✹读数显微镜
✹钠灯
✹平凸透镜
✹劈尖
返回目录页
读数显微镜
返回
目镜
物镜
上下移动旋钮
水平移动旋钮
读数标尺
读数盘
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
平凸透镜
返回
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
劈尖
返回
两块光学平玻璃重叠在一起，在一端插入一薄纸片，制成实验样品。
平板玻璃
平板玻璃
薄纸片
实验内容 实验公式
1.牛顿环
2.劈尖返回目录页
1.用牛顿环测透镜的曲率半径
2.用劈尖干涉法测薄纸片的厚度
1.牛顿环
返回
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，光程差为
(2k+1)λ/2处为干涉暗条纹，
得到曲率半径计算公式：A B
e
r
R C O λλ)(4)(2222n m D D n m r r R n m n m --=--=
2.劈尖
返回
第K 级干涉暗条纹对应的
薄膜厚度为e k =kλ/2
k=0时，e=0,即在两玻璃
板接触处为零级暗条纹；
若在薄纸处呈现k=N 级
条纹，则薄纸片厚为
d=N λ/2条纹，又由暗
条纹总数Ｎ＝Ｌ／△x ’得
到薄纸片厚度的计算公
式：
d=L λ/2 △x ’e k
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
返回目录页
仪器布置
返回
观测牛顿环和劈尖干涉条纹•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。
•被测物体放到载物平台上，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。
•用同样的方法观察劈尖干涉的条纹。
返回
测量牛顿环直径
返回
•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C 15，继续朝同一方向移动叉丝至第5圈读取C 5；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。
测量薄纸片厚度
返回•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n 条干涉暗条纹之间的距离。
取n =10，横向改变显微镜筒位臵，使叉丝与某级暗纹重合读取X 0,继续朝同一方向移动叉丝,每隔10条暗纹依次读取X 1，X 2，…，X 5。
•测量交棱到纸边的距离L ，重复测5次。
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
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次数
123456
C 15
C 5C ’15
C ’5
D 15
D 5
单位：mm 1.牛顿环
2.劈尖干涉
次数012345
X i
△X
L始
L末
L
单位：mm
返回
曲率半径计算返回
λ
)(422n m D D R n
m --=薄纸片厚度的计算
L Δx
n 2λd ⋅=
不确定度评定
返回
•先分别计算u(D 15)和u(D 5),其中B 类不确定度均可取。
•由传递关系计算R 的不确定度。
•用同样的方法计算d 的不确定度。
•不确定度有效数字取1位。
301
.0
问题思考
（1）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。
（2）劈尖的夹角的正弦，试讨论当夹角变化时，干涉条纹的疏密的变化。
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