实验名称：牛顿环实验
牛顿环实验
牛顿环实验引言牛顿环实验是一种基于光波干涉现象的实验，由英国物理学家爱萨克·牛顿于17世纪发现和描述。
这个实验通过使用一块凸透镜和与其接触的一块平面玻璃板来观察干涉现象。
在实验中，光在透镜和玻璃板之间反射和折射，形成了圆形的干涉环。
这些干涉环的直径和强度可以用来计算透镜和玻璃板的特性以及光的波长。
牛顿环实验为研究光学干涉提供了重要的实验基础。
实验原理牛顿环实验依赖于光的干涉现象。
当光通过透明介质表面并发生反射或折射时，会发生干涉现象。
牛顿环实验中的凸透镜和平面玻璃板之间形成的空气薄膜就是干涉的介质。
当平行入射的光通过透镜时，由于光线朝向法线的度数不同，光线将发生不同程度的折射。
这些折射光线相遇并发生干涉，形成一系列明暗相间的圆环。
这些圆环被称为“牛顿环”。
实验步骤进行牛顿环实验的步骤如下：1. 准备实验装置：将一块凸透镜放在平坦的台座上，然后将一块平面玻璃板放在透镜上。
确保透镜和玻璃板之间有足够的接触以形成空气薄膜。
2. 照明实验装置：使用光源照明实验装置，确保光线垂直于透镜和玻璃板表面。
这可以通过调整光源和装置之间的距离来实现。
3. 观察牛顿环：通过透镜观察干涉环。
透镜的中心将显示最亮的环，然后环的亮度将逐渐减弱直到消失。
这些环的直径的变化可以用来计算透镜和玻璃板的特性。
实验结果分析牛顿环实验中观察到的干涉环的直径可以用来计算玻璃板的厚度。
根据光的干涉理论，当光由高折射率介质（透镜）射向低折射率介质（玻璃板）时，从中心到第N个圆环的半径R可以通过以下公式计算：R = sqrt(N * λ * R / (2 * n))其中，N是干涉环的数量，λ是光的波长，n是玻璃的折射率。
利用实验测得的干涉环半径和已知的波长，可以推算出玻璃的折射率。
实验结果的精度将取决于实验仪器的精确度和实验者的技巧。
应用领域牛顿环实验在科学和工程领域具有广泛的应用。
这个实验可以用来测量透镜的曲率半径、表面形状和折射率，以及透明材料的性质。
大学牛顿环实验报告
一、实验目的1. 观察和分析牛顿环等厚干涉现象；2. 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量；4. 理解光的干涉原理及其在光学实验中的应用。
二、实验原理牛顿环实验是研究等厚干涉现象的经典实验。
实验装置主要由一块平面玻璃板和一块平凸透镜组成。
当平凸透镜的凸面与平面玻璃板接触时，在接触点附近形成一层厚度不等的空气膜。
当单色光垂直照射到空气膜上时，反射光束在上表面和下表面相遇发生干涉，形成明暗相间的同心圆环，称为牛顿环。
根据干涉原理，两束相干光的光程差为：Δ = 2d + λ/2 (明环)Δ = 2d - λ/2 (暗环)其中，d为空气膜的厚度，λ为入射光的波长。
根据上述公式，我们可以推导出牛顿环的半径与透镜曲率半径之间的关系：R = (k + 1/2)λr^2 / (kλ)其中，R为透镜的曲率半径，k为环的级数，r为环的半径。
三、实验仪器1. 平面玻璃板；2. 平凸透镜；3. 读数显微镜；4. 钠光灯；5. 三爪式透镜夹和固定滑座。
四、实验步骤1. 将平凸透镜固定在固定滑座上，使其凸面与平面玻璃板接触；2. 将钠光灯放置在实验装置的一侧，调整光源方向，使光线垂直照射到透镜上；3. 使用读数显微镜观察牛顿环，调节显微镜的焦距，使干涉条纹清晰可见；4. 测量第k级暗环的半径rk；5. 根据实验数据，计算透镜的曲率半径R。
五、实验结果与分析1. 通过观察牛顿环，我们可以清晰地看到明暗相间的同心圆环，验证了等厚干涉现象的存在；2. 根据实验数据，计算出透镜的曲率半径R，并与理论值进行比较，分析误差来源；3. 实验结果表明，牛顿环实验可以有效地测量透镜的曲率半径，为光学元件的设计和制造提供参考。
六、实验总结1. 牛顿环实验是研究等厚干涉现象的经典实验，通过观察和分析牛顿环，我们可以加深对光的干涉原理的理解；2. 实验过程中，我们需要注意调节光源方向、显微镜焦距等因素，以确保实验结果的准确性；3. 牛顿环实验可以应用于测量透镜的曲率半径、光学元件的厚度等，具有广泛的应用价值。
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。
大学物理实验牛顿环
牛顿环和劈尖干涉实验【实验目的】1、观察光的等厚干涉现象，熟悉光的等厚干涉的特点；2、用牛顿环干涉测定平凸透镜的曲率半径；3、用劈尖干涉法测定细丝直径或微小薄片厚度。
【实验仪器及装置】牛顿环仪、读数显微镜、钠光灯、劈尖、数显游标卡尺。
【实验原理】 一、牛顿环干涉牛顿环装置是由一块曲率半径较大的平凸玻璃透镜，以其凸面放在一块光学玻璃平板（平晶）上构成的，如图1所示。
平凸透镜的凸面与玻璃平板之间的空气层厚度从中心到边缘逐渐增加，若以平行单色光垂直照射到牛顿环上，则经空气层上、下表面反射的二光束存在光程差，它们在平凸透镜的凸面相遇后，将发生干涉。
从透镜上看到的干涉花样是以玻璃接触点为中心的一系列明暗相间的圆环（如图2所示），称为牛顿环。
由于同一干涉环上各处的空气层厚度是相同的，因此它属于等厚干涉。
图1 实验装置简化图 图2 干涉光路及牛顿环图(a)（b ）由图2 (a)可见，如设透镜的曲率半径为R ，与接触点Ｏ相距为r 处空气层的厚度为d ，其几何关系式为：()2222222r d Rd R r d R R ++-=+-=由于R>>d ，可以略去d 2得22r d R= (1)光线应是垂直入射的，计算光程差时还要考虑光波在平玻璃板上反射会有半波损失，从而带来/2λ的附加程差，所以光程差δ为：22λδ+=d (2)产生暗环的条件是：(21)2k λδ=+ (3)其中k ＝0，1，2，3，...为干涉暗条纹的级数。
综合(1)、(2)和(3)式可得第ｋ级暗环的半径为：2r kR λ= (4)由(4)式可知，如果单色光源的波长λ已知，测出第m 级的暗环半径m r ，即可得出平凸透镜的曲率半径R ；反之，如果R 已知，测出m r 后，就可计算出入射单色光波的波长λ。
但是用此测量关系式往往误差很大，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，使接触处成为一个圆形平面，干涉环中心为一暗斑。
用牛顿环测平凸透镜的曲率半径实验报告
用牛顿环测平凸透镜的曲率半径实验报告实验名称：用牛顿环测平凸透镜的曲率半径实验目的：利用牛顿环的成像特性，测量平凸透镜的曲率半径，并掌握测量方法及误差分析。
实验原理：牛顿环实验是一种利用干涉现象来测量曲率半径的方法。
在实验中，光线经过一个平凸透镜后会在光斑处形成一组彩虹环，称为牛顿环。
当凸透镜与玻璃板接触时，光波的反射和折射都会产生相位差，因此彩虹环会发生移动。
根据牛顿环移动的程度，就可以计算出凸透镜的曲率半径。
牛顿环的半径r和平板厚度d之间的关系式为：r = (m-1)λd/m其中m为第m级暗纹，λ为光的波长。
实验步骤：1. 用蘸有甲醇的棉签擦拭干净透镜并与平板紧密相接。
2. 打开白光源，将凹透镜放在光源上方，调整高度，使之位于平板上方10-12厘米，使白光垂直入射，形成明暗相间的彩虹环。
3. 用显微镜对牛顿环进行观察，找到第一级暗圆环的位置，记下光程差d1，并记录m的值。
4. 令平板转过n个角度，找到第m级暗圆环的位置，记下光程差dn，并计算m个不同角度时的光程差d1,d2,…,dm。
5. 根据公式计算出曲率半径r的值。
实验数据及误差分析：移动前光程差d1=xxxx，移动n个单位后光程差dn=xxxx处理数据得到曲率半径r=xxxx误差主要来源于以下两个方面：1. 手动转动平板时，可能会出现误差，导致找到的暗纹位置有偏差。
2. 牛顿环受外界环境影响较大，如温度、湿度等，也会对测量结果产生影响。
实验总结：通过本次实验，我们掌握了利用牛顿环进行测量的方法，并对测量结果进行了误差分析。
同时，我们也发现，在实验中应尽量减少人为因素对实验结果的影响，提高实验精度。
大学物理实验牛顿环实验报告含数据
大学物理实验牛顿环实验报告含数据一、实验目的1、观察等厚干涉现象——牛顿环。
2、学习用干涉法测量透镜的曲率半径。
3、掌握读数显微镜的使用方法。
二、实验原理牛顿环是一种等厚干涉现象。
将一块曲率半径较大的平凸透镜放在一块平面玻璃上，在透镜的凸面与平面玻璃之间就会形成一个上表面是球面，下表面是平面的空气薄层，其厚度从中心接触点到边缘逐渐增加。
当一束单色平行光垂直照射到牛顿环装置上时，在空气薄层的上、下表面反射的两束光将产生干涉。
在反射光中观察会看到以接触点为中心的一系列明暗相间的同心圆环，即牛顿环。
设透镜的曲率半径为 R，形成的第 m 级暗环的半径为 rm，对应的空气薄层厚度为 em。
由于光程差等于半波长的奇数倍时产生暗纹，所以有：＼＼begin{align}2e_m ＋＼frac{＼lambda}｛2} ＆＝（2m ＋ 1)＼frac{＼lambda}｛2}＼＼2e_m ＆＝ m\lambda\＼e_m ＆＝＼frac{m\lambda}｛2}＼end{align}＼又因为在直角三角形中，有＼（r_m^2 ＝ R^2 （R e_m)＾2 ＼approx 2Re_m\）（因为 em 远小于 R）所以可得＼（r_m^2 ＝ mR\lambda\），则＼（R ＝＼frac{r_m^2}｛m\lambda}＼）通过测量暗环的半径，就可以计算出透镜的曲率半径 R。
三、实验仪器读数显微镜、钠光灯、牛顿环装置。
四、实验步骤1、调节读数显微镜调节目镜，使十字叉丝清晰。
转动调焦手轮，使镜筒自下而上缓慢移动，直至从目镜中看到清晰的牛顿环图像。
移动牛顿环装置，使十字叉丝交点与牛顿环中心大致重合。
2、测量牛顿环直径转动测微鼓轮，使十字叉丝从牛顿环中心向左移动，依次对准第30 到第 15 暗环，记录读数。
继续转动鼓轮，使叉丝越过中心向右移动，依次对准第 15 到第 30 暗环，记录读数。
3、重复测量重复上述步骤，共测量 5 组数据。
大学物理实验牛顿环实验报告(含数据)
大学物理实验牛顿环实验报告(含数据)牛顿环实验报告引言：牛顿环实验是物理实验中经典的干涉实验之一，通过测量光的干涉色条纹来研究光的波动性质。
本实验旨在探究牛顿环的特点及其与透明介质的厚度之间的关系。
通过对实验数据的收集和分析，我们得到了关于牛顿环的一些有趣的结论。
实验装置与方法：1. 实验装置：我们使用了一台平行板构成的牛顿环实验装置。
装置包括一个透明玻璃平板、一束白光源、一台显微镜及光屏等。
2. 实验方法：(1) 首先，我们在实验室中搭建牛顿环实验装置。
(2) 将光源打开，使其照射在透明玻璃平板上。
(3) 调节显微镜位置，使其焦距与透明玻璃平板接近，并将显微镜对准光源的光斑。
(4) 通过调节透明玻璃平板的厚度，观察和记录不同厚度下的牛顿环干涉色条纹。
(5) 使用光屏记录实验数据，包括透明玻璃平板的厚度和对应的干涉色条纹。
实验数据与结果分析：实验中，我们记录了不同透明玻璃平板厚度下的牛顿环干涉色条纹的数据。
根据我们的观察和记录，我们进行了以下主要分析：1. 牛顿环的特点：我们观察到牛顿环是由一系列同心圆环组成的，且颜色从中心向外渐变。
颜色的变化是由于光的干涉效应引起的。
2. 牛顿环与透明介质厚度：通过分析我们记录的实验数据，我们得出了结论：透明介质的厚度与牛顿环的直径成正比关系，即厚度越大，牛顿环的直径越大。
3. 干涉色的原因：牛顿环的干涉色是由于光的干涉效应引起的。
当光线通过透明玻璃平板和空气之间的边界时，光线会发生折射和反射。
不同波长的光在折射和反射过程中会产生不同的相位差，从而导致干涉色的形成。
结论：通过本实验，我们验证了牛顿环实验的重要性，并获得了有关牛顿环的实验数据，并分析了数据的结果。
我们得出的结论是：牛顿环的直径与透明介质的厚度成正比关系。
这一实验结果对于进一步理解光的干涉效应和光的波动性质具有重要意义。
致谢：在此，我们要特别感谢实验中的指导老师及实验室助理们的帮助和支持。
没有他们的指导和帮助，我们无法顺利完成这一实验报告。
牛顿环实验
叉丝，再松开目镜止动旋钮16，
1
转动目镜筒使十字叉丝的一条刻
线与导轨平行，然后扭紧止动旋
2
钮。再次调节目镜的聚焦旋钮，
使十字叉丝清晰。
3
(2) 在外部观察，利用调焦手轮
4
15小心地将镜筒下降到物镜尽可
能地接近被观测物体表面，然后
5
通过目镜观察并逐渐向上提升镜
筒，至能看到物体的像，再上下
微调镜筒，直到像最清晰，且无
一、牛顿环简介
17世纪初，物理学家牛顿在考察肥皂泡及其他 薄膜干涉现象时，把一个玻璃三棱镜压在一个曲率 已知的透镜上，偶然发现 干涉圆环，并对此进行了 实验观测和研究。他发现，用一个曲率半径大的凸 透镜和一个平面玻璃相接触，用白光照射时，其接 触点出现明暗相间的同心彩色圆环，用单色光照射， 则出现明暗相间的单色圆环。这是由于光的干涉造 成的，这种光学现象被称为“牛顿环”。
八、思考题
(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？
(2)
实验中为什么用公式R R rk2 求R？
D
2 m
4( m
D
2 n
n )
而不用更简单的
k
(3) 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 弦测长各而个非Dm真时正，的叉直丝径交。点未通过圆环的中心，因而测量的是
10.紧固旋钮；11.平台；12.紧固旋钮；13.支架；14.立柱；15.调焦手轮；16.目镜止动螺钉。
等厚干涉：一束单色光垂直照射薄 膜，薄膜上下表面反射的两束光产 生干涉，薄膜厚度相同的地方对应 同一级干涉条纹。
2ndk
实验八牛顿环实验
1实验八 牛顿环实验“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。
牛顿环实验装置十分简单，但在物理学发展史上却放射着灿烂的光芒。
物理学家门利用这一装置，做了大量卓有成效的研究工作，推动了光学理论特别是波动理论的建立和发展：杨氏利用这一装置验证了相位跃变理论；阿喇戈通过检验牛顿环的偏振状态，对微粒说理论提出了质疑；斐索用牛顿环装置测定了钠双线的波长差，从而推断钠黄光具有两个强度近乎相等的分量。
本实验要求学生了解等厚干涉的特点，学会用牛顿环装置测透镜曲率半径，熟悉读数显微镜的使用方法。
学习用逐差法处理实验数据。
实验原理牛顿环装置是由一块曲率半径较大的平凸玻璃透镜，以其凸面放在一块光学玻璃平板（平晶）上构成的，如图1所示。
平凸透镜的凸面与玻璃平板之间的空气层厚度从中心到边缘逐渐增加，若以平行单色光垂直照射到牛顿环上，则经空气层上、下表面反射图1 牛顿环器件2的二光束存在光程差，它们在平凸透镜的凸面相遇后，将发生干涉。
从透镜上看到的干涉花样是以玻璃接触点为中心的一系列明暗相间的圆环（如图２所示），称为牛顿环。
一束单色光垂直照射在透明薄膜上，薄膜上、下表面反射的两束光，满足相干条件产生干涉，厚度相同对应同一级次的干涉条纹，故称为等厚干涉。
当一束单色光垂直照射时，在薄膜上、下表面的两束光的光程差满足下式()ïïîïïíì=+=×=+=暗条纹明条纹,,3,2,1,0;212,,3,2,1;2222L L k k k k nd l l l d (1) 等号左边2l 项是由半波损失所引起的光程差。
大学物理实验报告牛顿环
大学物理实验报告牛顿环大学物理实验报告：牛顿环引言：牛顿环是一种经典的物理实验，通过观察光在透明介质中的干涉现象，可以研究光的波动性质和介质的光学特性。
本实验旨在通过测量牛顿环的直径，探究光的干涉现象，并分析其原理和应用。
实验装置：本实验所需的装置包括：一台光源、一块平面玻璃板、一块凸透镜和一块平凸透镜。
将光源放置在透镜的一侧，平面玻璃板放置在光源与透镜之间，然后在平面玻璃板上放置一块平凸透镜，使其与平面玻璃板形成一定的夹角。
实验过程：1. 调整光源位置：将光源放置在透镜的一侧，确保光线能够通过透镜并照射到平面玻璃板上。
2. 观察牛顿环：通过调整平凸透镜的位置，观察在平面玻璃板上形成的牛顿环。
注意观察牛顿环的直径和颜色变化。
3. 测量牛顿环直径：使用显微镜或其他测量仪器，测量牛顿环的直径。
重复多次测量，取平均值。
实验结果：通过实验观察和测量，我们得到了一系列牛顿环的直径数据。
根据这些数据，我们可以绘制出牛顿环直径与透镜与平面玻璃板的夹角之间的关系曲线。
实验结果显示，牛顿环的直径随着夹角的增大而减小，呈现出一种特殊的变化规律。
实验分析：牛顿环的形成是由于光线在透明介质中的反射和折射现象引起的。
当平面玻璃板与凸透镜接触时，光线在两者之间发生反射和折射，形成了干涉现象。
由于光波的波长非常短，当光线从透镜表面反射或折射时，会产生相位差。
这种相位差导致了干涉现象的发生，形成了牛顿环。
牛顿环的直径与透镜与平面玻璃板的夹角之间存在一定的关系。
根据理论分析，当夹角增大时，牛顿环的直径会减小。
这是因为夹角的增大会导致反射和折射的相位差增加，从而引起干涉现象的变化。
通过实验测量，我们验证了这一理论，并得到了实验结果与理论相符的结论。
实验应用：牛顿环实验在光学领域有着广泛的应用。
首先，牛顿环可以用来测量透明介质的折射率。
通过测量牛顿环的直径和透镜与平面玻璃板的夹角，可以计算出介质的折射率。
其次，牛顿环还可以用来研究光的干涉现象和波动性质。
实验报告牛顿环
实验报告--牛顿环实验报告：牛顿环一、实验目的1.学习和掌握牛顿环的原理和实验方法。
2.观察和分析牛顿环的干涉现象。
3.通过实验数据分析，得出环的直径与条纹间距之间的关系。
4.学习使用逐差法处理实验数据。
二、实验原理牛顿环是一种利用光的干涉现象来测量表面曲率或者验证光学元件表面的形状和光学原理的实验方法。
其基本原理是当光从两种不同介质（如空气和玻璃）的界面反射时，会产生相干光束，它们之间会发生干涉现象，从而形成明暗交替的环状条纹。
根据干涉理论，若光程差等于波长的整数倍，则出现亮条纹；若光程差等于半波长的奇数倍，则出现暗条纹。
因此，通过测量亮条纹或暗条纹的位置，可以计算出光的波长以及被测表面的曲率。
三、实验步骤1.搭建实验装置：将牛顿环装置放置在显微镜上，使牛顿环能被显微镜清晰观察到。
2.调节显微镜：通过显微镜观察牛顿环，调整显微镜的倍数和位置，使条纹清晰可见。
3.测量直径：使用测量显微镜中的标尺，测量牛顿环的直径（如D）。
4.测量条纹间距：在显微镜下，测量相邻亮条纹（或暗条纹）之间的距离（如d）。
5.改变光源波长：更换不同颜色的光源（如红光、绿光、紫光等），重复步骤1至4，记录数据。
6.数据处理与分析：利用所得数据，分析环的直径与条纹间距之间的关系。
四、实验数据分析根据实验数据，我们可以得出以下结论：1.随着光源波长的增加，牛顿环的直径（D）也相应增加。
这符合光的干涉理论，因为波长越长的光，其干涉条纹的间距也越大。
2.相邻亮条纹间距（d）与光源波长（λ）之间存在近似线性关系。
通过线性拟合，我们可以得出d与λ之间的关系式为d = kλ，其中k为常数。
这个关系式可以用作计算被测表面曲率的基础。
通过本实验，我们学习到了牛顿环的原理和实验方法，并观察到了光的干涉现象。
通过测量和分析牛顿环的直径和条纹间距，我们得出了它们与光源波长之间的关系。
这些知识对于我们理解和掌握光学原理，以及进行相关应用研究具有重要意义。
牛顿环实验报告(完整版)
3.532
m 30 50.765 59.913
5
n 5 53.682 57.255
9.148 3.573
3.569
m 30 50.924 60.082
9.158
5
D Dm
i 1
5
mi 9.121 9.118 9.089 9.148 9.158 mm 9.127mm 5
5
D i1
Dn
2 2 0.14702
Am
Bm
2mm 0.2mm
u u u 10 0.005 Dn
2 2 2.978 2 2
An
Bn
2mm 0.03mm
Dm Dm um (9.1 0.2)mm
Dn Dn un (3.57 0.03)mm
D D 10 R
2
2
m
n
4m n
9.127 2 3.5692
化为
（5）
如果 rk 是第 k 级暗条纹的半径，由式(1)和(3)可得:
代入式(5)得透镜曲率半径的计算公式
（7）
（6）
对给定的装置，R 为常数，暗纹半径
（8）
和级数 k 的平方根成正比，即随着 k 的增大，条纹越来越细。
同理，如果 rk 是第 k 级明纹，则由式(1)和(2)得
（9）
代入式(5)，可以算出
答：可能是由于灰尘或凸透镜和平板玻璃不规则造成的。
6
（10）
由式(8)和(10)可见，只要测出暗纹半径（或明纹半径），数出
对应的级数 k，即可算出 R。
在实验中，暗纹位置更容易确定，所以我们选用式(8)来进行计
算。
2
在实际问题中，由于玻璃的弹性形变及接触处不干净等因素，透
牛顿环实验报告
牛顿环实验报告一、引言牛顿环实验是由英国物理学家牛顿于17世纪末提出并进行的一项经典实验。
这一实验通过观察光通过厚度不均匀的透明介质后形成的干涉条纹，揭示了光的波动性质以及光与物质相互作用的规律。
本文旨在对牛顿环实验进行详细的描述和分析，探讨实验的原理、方法以及实验结果，并对实验的意义和应用进行一定的探讨。
二、实验原理牛顿环实验基于光的干涉现象，通过对厚度不均匀透明介质（如玻璃片）上反射和折射光的干涉条纹进行观察与分析。
当一束白光照射到介质表面上时，部分光被反射，部分光被折射进入介质内部，而在反射和折射的过程中，光在两个介质之间发生波长差异引起相位变化，导致合成光的干涉。
三、实验装置与方法牛顿环实验的装置包括一块透明介质样品（如玻璃片）、平行的黑色透镜片和白光光源。
实验过程中，首先将玻璃片放置在平行透镜上，然后调整透镜的位置和方向，使得玻璃片表面与透镜垂直并与透光孔相交。
接下来，通过白光光源照射样品表面，用肉眼观察和记录在两个环交界处产生的干涉环条纹。
同时，可以通过改变光源的位置或玻璃片的旋转角度来观察并记录不同位置或方向下的干涉现象。
四、实验结果与分析在牛顿环实验中，干涉环的直径随着光源到玻璃片的距离的增加而减小。
这是因为，反射和折射光产生的相位差随着光程差的增加而增大，从而导致干涉环的半径减小。
另外，通过观察干涉环的颜色，我们可以对介质的厚度变化进行估计。
根据颜色的变化情况，我们可以推断出在一个固定角度上，环的半径和介质的厚度成正比关系。
牛顿环实验所得到的结果与理论计算的结果相符，验证了干涉理论对光与物质相互作用的正确描述。
同时，实验也证明了通过光的干涉现象可以间接测量物体的厚度，为光学仪器的设计和制造提供了重要的参考。
五、实验意义与应用牛顿环实验作为一个典型的光学干涉实验，对我们理解光的波动性质及其与物质相互作用的规律具有重要的意义。
通过对干涉条纹的观察和分析，我们可以深入研究光的干涉现象，从而拓展我们的知识视野。
牛顿环实验的实验报告
一、实验目的1. 观察和分析等厚干涉现象；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测距。
二、实验原理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，可以学习等厚干涉现象。
实验原理如下：当一块平面玻璃上放置一个焦距很大的平凸透镜时，其凸面与平面相接触，在接触点附近形成一层空气膜。
当用一束平行单色光垂直照射时，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。
牛顿环的半径与透镜的曲率半径、光波长以及空气膜厚度有关。
三、实验仪器1. 读数显微镜2. 牛顿环仪3. 钠光灯4. 凸透镜（包括三爪式透镜夹和固定滑座）四、实验内容1. 调整测量装置（1）调节450玻片，使显微镜视场中亮度最大，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，两个表面要用肥皂水清洗干净。
2. 观察并记录牛顿环（1）打开钠光灯，将牛顿环仪放置在显微镜载物台上，调整显微镜对准牛顿环。
（2）观察牛顿环，记录下清晰的干涉条纹。
（3）利用读数显微镜测量干涉条纹的直径，并计算空气膜厚度。
3. 测量透镜的曲率半径（1）根据牛顿环的直径和光波长，计算空气膜厚度。
（2）利用公式R = (λ d^2) / (2 Δ)，计算透镜的曲率半径，其中λ 为光波长，d 为空气膜厚度，Δ 为干涉条纹的直径差。
五、实验结果与分析1. 通过实验，观察到牛顿环的干涉条纹为明暗相间的同心圆环，符合等厚干涉现象。
2. 利用读数显微镜测量干涉条纹的直径，计算空气膜厚度，并根据公式计算透镜的曲率半径。
3. 实验结果与理论值基本吻合，说明实验方法正确，实验结果可靠。
实验报告牛顿环与劈尖干涉
实验报告牛顿环与劈尖干涉实验名称：牛顿环与劈尖干涉实验实验目的：1.理解和掌握牛顿环和劈尖干涉的原理和方法；2.观察和测量牛顿环的形状和颜色变化，并分析其原理；3.观察和测量劈尖干涉的干涉条纹并分析其原理。
实验器材：1.汞灯；2.凸透镜；3.牛顿环产生装置；4.分光镜；5.目镜；6.孔径片；7.毛玻璃；8.劈尖装置。
实验原理：1.牛顿环：当透明物体与平行光波相遇时，发生了光的干涉现象。
当顶点与透镜接触时，透过透镜的平行光波发生了干涉，形成了牛顿环。
2.劈尖干涉：光从狭缝中通过之后，会形成一系列同心圆环的干涉图案，这一现象被称为劈尖干涉。
两束光经过狭缝后相遇，由于光程不同而产生干涉。
实验步骤：牛顿环实验：1.将凸透镜固定在光源下方的牛顿环产生装置中；2.调整透镜的高度，使其与玻璃板的顶点接触；3.通过分光镜照明，从透镜的一侧观察牛顿环；4.用目镜逐渐靠近牛顿环，在视野最亮的地方读取孔径片的厚度，重复三次测量取平均值。
劈尖干涉实验：1.将劈尖装置放置在光源的一侧，使光通过劈尖装置形成干涉图案；2.通过调整劈尖装置和观察屏的距离，观察干涉图案的变化；3.使用目镜和微调节焦距，逐渐靠近干涉图案直到清晰可见，测量不同环的半径；4.测量两个相邻环之间的距离。
实验结果与分析：牛顿环实验：通过测量读数和计算，可以得到牛顿环的半径和孔径片的厚度之间的关系。
根据厚度和半径的关系，可以计算出透镜的曲率半径。
在实验中，我们可以观察到牛顿环半径随孔径片厚度的变化，并验证了光的相干性和干涉现象。
劈尖干涉实验：根据干涉条纹的半径和距离测量结果，可以计算出干涉过程中两光束的相位差和波长。
通过变化劈尖装置和观察屏的距离，可以调整干涉图案的亮暗程度和间距。
根据劈尖干涉的原理，我们可以观察到干涉条纹的明暗变化，并推测出两束光的相位差和波长。
实验总结：通过本次牛顿环和劈尖干涉实验，我们深入了解了光的干涉现象和干涉图案的变化规律。
通过测量和计算，我们成功验证了牛顿环和劈尖干涉的原理，并得到了相关的数据结果。
光的等厚干涉牛顿环实验报告
光的等厚干涉牛顿环实验报告实验名称：光的等厚干涉牛顿环实验
实验目的：
1. 了解等厚干涉的原理及实验方法；
2. 掌握干涉条纹的观察方法；
3. 通过实验验证牛顿环的存在。
实验原理：
当光线从介质的一面通过到另一面时，如果两次反射的光线程
程之差等于某个波长或其整数倍，这时两条光线相干叠加就会使
其光强产生相干干涉现象。
当两条干涉光线在取得最大强度时，
它之间的程差就是每个波长微小的一部分，如此就形成了一系列
互相分离的亮暗的同心环，这就是等厚干涉的原理。
实验步骤：
1. 准备所需材料：牛顿环装置，微调手轮以及单色光源等。
2. 将牛顿环装置校准好，使其完全水平。
并使用单色光源射入。
3. 使用微调手轮调整干涉条纹的大小及间距。
观察环的颜色变化。
4. 测量光程差和牛顿环的直径，并记录数据。
实验结果：
通过实验观察，我们发现随着干涉条纹数量的增加，牛顿环的直径也随之增加。
通过测量得到直径大小，计算可以得出光程差的值。
通过实验结果我们可以验证光的等厚干涉的存在，并进一步加深对于此原理的理解。
实验结论：
通过该实验我们可以得到光的等厚干涉原理的实验结果，并验证其存在。
同时，实验还让我们了解到牛顿环实验的观察方法和实验步骤。
这些知识可以帮助我们更好的理解光的干涉现象，并在实际应用中加以运用。
实验名称：牛顿环实验
实验五牛顿环实验实验性质：综合性实验教学目的和要求：1.理解牛顿环的形成原因与等厚干涉的含义。
2.学习用牛顿环测量平凸透镜曲率半径，并熟练运用逐差法处理数据。
3.熟练使用读数显微镜。
教学重点与难点：1．理解牛顿环的成因与等厚干涉的含义2．测定牛顿环的直径与用逐差法来处理数据3. 各仪器的正确使用。
一．检查学生的预习情况检查学生预习报告:内容是否完整，表格是否正确。
二．实验仪器和用具：牛顿环仪、钠灯、读数显微镜三．讲解实验原理1.牛顿环把一块曲率半径相当大的平凸透镜A的凸面放在一块很平的平玻璃B上，那么在两者之间就形成类似劈尖形的空气薄层。
如图1（a）。
如果将一束单色光垂直地投射上去，则入射光在空气层上下两表面反射且在上表面相遇将产生干涉。
在反射光中形成一系列以接触点O为中心的明暗相间的光环叫牛顿环。
各明环（或暗环）处空气薄层的厚度相等，故称为等厚干涉。
图1明、暗环的干涉条件分别是： λλδk e =+=22⋅⋅⋅⋅⋅⋅=,3,2,1k 2)12(22λλδ+=+=k e ⋅⋅⋅⋅⋅⋅=,2,1,0k 其中一项是由于二束相干光线中，其中一束光从光疏媒质（空气）到光密2λ媒质（玻璃）交界面上反射时，发生“半波损失”引起的。
环半径r 与厚度e 的关系见图31-1（b ）因为 即 222)(e R r R -+=222e eR r -=R 系透镜A 的曲率半径。
由于eR 〉〉所以上式近似为Rr e 22= 带入明、暗环公式分别有 （明环） （1）2)12(2λR k r +=（暗环） （2）R k r λ=2 实验中利用暗环公式（2），由单色光λ所形成的暗环来测定透镜曲率半径R 时应注意公式（2）是认为接触点O 处（r =0）是点接触，且接触处无脏东西或灰尘存在，但是，实际上接触是很小的面接触且存在脏物或灰尘，所以O 处附近是一块模糊的斑迹。
由于脏物的存在，那么在暗环条件的公式中就多一项光程差，于是有 2)12(2)(2λλ+=++k a e 式中a 为脏物的线度。
牛顿环实验报告
牛顿环实验报告牛顿环实验报告引言：牛顿环实验是一种经典的光学实验，由英国科学家艾萨克·牛顿于17世纪末发现并研究。
通过这个实验，我们可以深入了解光的干涉现象和波粒二象性，以及如何利用这些原理来测量透明薄片的厚度。
本文将详细介绍牛顿环实验的原理、实验装置和实验结果，并探讨实验的应用领域。
一、实验原理：牛顿环实验基于光的干涉现象。
当平行光垂直照射在一块平面玻璃片上时，由于玻璃与空气的折射率不同，光线在两者交界处会发生反射和折射。
这种反射和折射会导致光波的干涉现象，形成一系列明暗相间的环状图案，称为牛顿环。
二、实验装置：牛顿环实验的装置相对简单。
我们需要一块平面玻璃片和一台光源，如白炽灯或激光器。
将光源照射在玻璃片上，观察通过目镜或显微镜的放大图像，即可看到牛顿环的明暗圆环。
三、实验步骤：1. 将玻璃片放置在光源下方，使光线垂直照射在玻璃片上。
2. 通过目镜或显微镜观察玻璃片上的牛顿环图案。
3. 调整目镜或显微镜的焦距，使图案清晰可见。
4. 记录不同半径的明暗圆环的位置。
四、实验结果：根据实验步骤记录的明暗圆环位置，我们可以计算出透明薄片的厚度。
牛顿环的明暗圆环半径与薄片的厚度成正比。
通过测量明暗圆环的半径，我们可以利用相关公式计算出薄片的厚度。
五、实验应用：牛顿环实验在科学研究和工程领域有广泛的应用。
首先，它可以用于测量透明薄片的厚度，如玻璃片、液晶屏等。
其次，牛顿环实验也可以用于检测光学元件的质量，如透镜的曲率和表面平整度。
此外，牛顿环实验还可以用于研究光的干涉现象和波粒二象性，深入探索光的本质和行为规律。
六、实验拓展：除了牛顿环实验，还有其他一些基于光的干涉实验可以进一步拓展研究。
例如杨氏双缝干涉实验和薄膜干涉实验，它们都可以帮助我们更加深入地理解光的干涉现象和波粒二象性。
通过进行这些实验，我们可以进一步挖掘光学的奥秘，为科学研究和技术创新提供更多的可能性。
结论：通过牛顿环实验，我们可以直观地观察到光的干涉现象，了解光的波动性质和粒子性质的统一。
大学物理实验牛顿环
八、问题讨论
1、本实验是用什么方法处理数据的？此法 有何优点？
答：是用逐差法处理数据的。优点为：可 以充分利用数据，体现出多次测量的优 点，减小了测量误差。
d 2 4mR
问题讨论
2、实验中，如何避免螺纹的空程差？
答：在测量过程中，显微镜的鼓轮应沿同 一方向转动，中途不可倒转，以便消除 螺纹的间隙误差。
2、在测量过程中，鼓轮应沿同一方向转动。 3、对物镜调焦时，应使物镜筒从最低点自下而上缓
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
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
光程差
2h
2
(k
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。
答：透射光产生的牛顿环也是明暗相间的 同心圆环，但是中央为零级暗斑，条纹 的明暗正好与反射光产生的牛顿环的明 暗互补，且条纹的明暗对比度差。
问题讨论
5、若牛顿环中心是亮斑而不是暗斑，可能 是什么原因造成的？对测量结果有无影 响？
6、牛顿环的中心一定是目镜视场中所观察 到的零级暗斑的中心吗？为什么？
589 .3 0.2nm ， m n 30
(新编)牛顿环实验报告
（新编）牛顿环实验报告实验名称：牛顿环实验实验目的：通过牛顿环实验，掌握干涉现象的原理及特点，了解光程差的概念与量度方法，掌握牛顿环法测量透明薄片的厚度，加深对光学干涉的理解。
实验器材：半反透镜、白干涉仪、光源等。
实验原理：牛顿环实验中，利用半透镜形成干涉的光斑，这些光斑呈现出同心圆状，其中心为黑暗环。
由于反射和折射，形成了相对的波程差，随着距离的变化，波程差也会发生变化。
在一定的距离范围内，不同的光束会发生相干干涉效果，形成了一系列明暗相间的牛顿环。
通过这些牛顿环的形态变化，观察物体间的干涉现象。
在牛顿环实验中，利用了光程差的概念。
光程差指的是两波光束中，一束相对于另一束经过了多少次波长的变化。
在牛顿环实验中，反射和折射会产生相对的光程差差，设置透镜和半反透镜使得光程差足够小，可以观察到干涉的现象。
实验操作：1. 将白干涉仪放置在光源的中心，开启光源和交叉线。
2. 从一个很远的距离调整透镜和半反透镜的位置，直到得到在白干涉仪上出现的一系列牛顿环。
3. 调整半透反光镜的位置使得光束更准确地处于牛顿环的心理。
4. 调整透镜和半反透镜的位置，观察牛顿环的形态变化。
5. 利用牛顿环，利用公式计算薄片的厚度。
实验结果与分析：在实验中，通过观察白干涉仪上出现的牛顿环，可以发现当光程差发生变化时，牛顿环的形态也发生了相应的变化。
解释这种干涉现象，需要利用光程差的概念和波的相干性。
利用牛顿环法，可以比较精确地计算透明薄片的厚度，其原理是利用半透镜和半反射镜构成透镜，观察牛顿环的半径变化。
根据薄片的厚度公式，计算出其厚度。
总之，牛顿环实验是了解光学干涉现象的重要实验之一。
通过这个实验，我们不仅能够更深入地了解光学的特性，也能够对实际应用有更深入的认识。
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实验五牛顿环实验
实验性质：综合性实验
教学目的和要求：
1.理解牛顿环的形成原因与等厚干涉的含义。
2.学习用牛顿环测量平凸透镜曲率半径，并熟练运用逐差法处理数据。
3.熟练使用读数显微镜。
教学重点与难点：1．理解牛顿环的成因与等厚干涉的含义
2．测定牛顿环的直径与用逐差法来处理数据
3. 各仪器的正确使用。
一．检查学生的预习情况
检查学生预习报告:内容是否完整，表格是否正确。
二．实验仪器和用具：牛顿环仪、钠灯、读数显微镜
三．讲解实验原理
1.牛顿环
把一块曲率半径相当大的平凸透镜A的凸面放在一块很平的平玻璃B上，那么在两者之间就形成类似劈尖形的空气薄层。
如图1（a）。
如果将一束单色光垂直地投射上去，则入射光在空气层上下两表面反射且在上表面相遇将产生干涉。
在反射光中形成一系列以接触点O为中心的明暗相间的光环叫牛顿环。
各明环（或暗环）处空气薄层的厚度相等，故称为等厚干涉。
图1 明、暗环的干涉条件分别是：λλδk e =+
=22 ⋅⋅⋅⋅⋅⋅=,3,2,1k 2)12(22λλδ+=+
=k e ⋅⋅⋅⋅⋅⋅=,2,1,0k 其中2
λ一项是由于二束相干光线中，其中一束光从光疏媒质（空气）到光密媒质（玻璃）交界面上反射时，发生“半波损失”引起的。
环半径r 与厚度e 的关系见图31-1（b ）
因为 222)(e R r R -+= 即 222e eR r -= R 系透镜A 的曲率半径。
由于e R 〉〉
所以上式近似为
R
r e 22
= 带入明、暗环公式分别有
2)12(2λ
R k r +=（明环） （1）
R k r λ=2 （暗环） （2）
实验中利用暗环公式（2），由单色光λ所形成的暗环来测定透镜曲率半径R 时应注意公式（2）是认为接触点O 处（r =0）是点接触，且接触处无脏东西或
灰尘存在，但是，实际上接触是很小的面接触且存在脏物或灰尘，所以O 处附近是一块模糊的斑迹。
由于脏物的存在，那么在暗环条件的公式中就多一项光程差，于是有
2)12(2)(2λ
λ
+=++k a e
式中a 为脏物的线度。
暗环半径
Ra R k r 22-=λ
量a 不能直接量度，但可按下述的方法消除：
对于第m 个暗环半径
Ra R m r m
22-=λ 对于第n 个 Ra R n r n 22-=λ
两式相减得 λ
λ)(4)(2222n m d d n m r r R n m n m --=--= （3） d 为牛顿环的直径。
实验时波长λ是已知的，所以只要测量第m 和第n 个直径m d 和n d ，从式（3）就可算出R 来。
2实验仪器介绍
本实验的仪器主要有三部分：平凸透镜与平板玻璃组成的牛顿环装置、单色光源和读数显微镜，它们装置如图3。
图3 图4
牛顿环仪配套安装，使用时请勿随意翻动，以免打碎或平面、凸面装错。
单色光源用的是钠光灯，工作线路如图4，灯管内有双层玻璃泡，装有少量氩气和钠。
通电时加热灯丝，氩气即放出淡紫色光，钠受热后汽化，渐渐放出强的黄光，其波长在589.3nm附近。
本实验中用读数显微镜来测量牛顿环的直径d（注意读数显微镜的调整及读数方法。
）
四．演示实验，讲解实验步骤：
利用牛顿圈测量透镜曲面的曲率半径R
（1）借助室内灯光，用眼睛直接观察牛顿环仪，调节框上的螺旋使牛顿环位于透镜的中心，但要注意螺旋不可旋的过紧。
（2）按图3置放仪器，开亮钠灯，调节玻片M使显微镜中可以看到较强黄光。
（3）把牛顿环仪放在读数显微镜的载物台上，调节显微镜使可以清晰地看到牛顿环，然后微微转动目镜，使目镜中的十字叉丝与牛顿环的中心重合（十字叉丝应调成水平竖直方向）。
（4）旋转手轮N，使显微镜筒往一方向移动，如从牛顿环中心向右移动到相当远的一环，譬如说是第17环，然后向左移到第12环开始测量读数，继续向左移到11、10、9、8、7、……环并一一读数，测到第三环后，仍向左移，通过中心，继续左移读出第3……12环的读数，记录于表格中，算出牛顿环直径，最后，由公式（3）求透镜曲面曲率半径R。
（5）关闭电源，整理仪器。
强调实验注意事项：
A 钠灯开亮后需等数分钟才会发出强的黄光。
B 每开、关一次对钠灯的寿命很有影响，因此不要轻易开、关。
又因灯的使用寿命较短，因此也不要开而不用。
应做好准备工作，使用时间尽量集中，不漏测量数据，免得重新开亮。
C 开亮时应垂直放置，不得受冲击或振动，使用完毕，须待冷却后才能颠倒摇动，避免金属钠流动，影响灯的性能。
D 读数显微镜的手轮只能往一个方向转动。
五．数据记录与处理
利用牛顿环测量透镜曲面的曲率半径R
已知钠黄光波长λ=589.3nm
第一步：计算各级暗环直径 'm m m d x x =-
第二步：计算各级暗环直径的平均值 第三步：把各级暗环直径的平均值带入下式求∆
22
112722
211622
310522
49422
58312345
5
d d d d d d d d d d ∆=-∆=-∆=-∆=-∆=-∆+∆+∆+∆+∆∆= 第四步：将∆带入下式求R
224()45m n d d R m n λλ
-∆==-⨯ 第五步：计算R 的不确定度
第六步：写出最终测量结果表达式：R =R ±U。