干涉法测微小量
干涉法测微小量
实验八干涉法测微小量【实验目的】1. 理解牛顿环和尖劈干涉条纹的成因与等厚干涉的含义。
2. 学习用等厚干涉法测量曲率半径和薄膜厚度。
3. 学会使用读数显微镜。
【实验仪器】牛顿环仪、劈尖【仪器介绍】1、目镜接筒2、目镜3、锁紧螺钉4、调焦手轮5、标 尺6、测微鼓轮7、锁紧手轮I &接头轴9、方轴10、 锁紧手轮II 11、底座12、反光镜旋轮 13、压片 14、 半反镜组 15、物镜组 16、镜筒17、刻尺 18、锁 紧螺钉 19、棱镜室 读数显微镜是测微螺旋和带十字叉丝的显微镜的组 合体，它是一种既可作长度测量又可作观察之用的光学仪 器。
本实验用来测量牛顿环的直径和劈尖厚度。
中包括读数显微镜的主要结构。
目镜（ 2） （3 ）固定于任一位置，棱镜室（19）可在转，物镜（15）用丝扣拧入镜筒内，镜筒（轮（4）完成调焦。
转动测微鼓轮（6）,显微镜沿燕尾导轨作纵向移动，利用锁紧手轮I （7）,将方轴（9）固定于接头轴十字孔中。
接头轴（ 8）可在底座（11）中旋转、升降，用锁紧手轮II （10）紧固。
根据使用要求不同方轴可插入接头轴另一个十字孔 中，使镜筒处水平位置。
压片（13）用来固定被测件。
旋转反光镜旋轮（ 12）调节反光镜方位。
为便于做等厚干涉实验，本仪器还配备了半反镜（14）附件。
旋转测微鼓轮可以使显微镜筒横向水平移动，通过标尺和测微鼓轮的读数可以准确确定显微镜筒 的水平横向位置。
标尺读数准线和测微鼓轮组成一个螺旋测微装置，当测微鼓轮旋转 一周时，标尺读数准线沿标尺移动1mm ，而测微鼓轮的圆周上刻有 100个分度，故每分度便相当于0.01mm 。
如图16-2所示读书显微镜的读数应为 29.723mm 。
（注意要估读一位）1 —标尺；2-标尺读数准线 ；3 -测微鼓轮；4 -测微鼓轮读数准线。
读数显微镜、钠光灯。
如图 16-1 可用锁紧螺钉 3600方向上旋16）用调焦手2I 19 10 11图 16-1H 9 L8 171615 n J3 124【实验原理】图16-21、牛顿环们设任意两级暗环的直径为D K 1和D K 2，由（16-2）式可得出:牛顿环是牛顿1675年在制作天文望远镜时偶然将一个望远镜的物镜放在平玻璃 上发现的。
干涉法测微小量-实验报告
干涉法测微小量-实验报告一、实验目的1、了解干涉法的基本原理。
2、熟悉干涉法测量微小量的方法。
3、掌握利用干涉法测量薄膜厚度的实验方法。
二、实验仪器干涉仪、白光源、磨镜机、膜层样品。
三、实验原理干涉仪是一种利用光的干涉现象来测量物体形状、膜厚度等的仪器。
（1）薄膜颜色法当光通过薄膜时，由于光的反射和透射作用，产生了干涉现象。
观察到的颜色与膜厚有关系，当膜厚满足一定的条件时，可以观察到非常明显的颜色条纹。
（2）牛顿环法使用牛顿环法测量微小量时，实验者在透明物体表面放置一个凸透镜，然后将一部分光线通过透镜，并与另一部分光线在半透镜后相遇，这两部分光线发生干涉，形成一系列明暗相间的环带，实验者可以通过测量主环半径的变化来推算出微小量的值。
当光从第一介质的边界垂直地入射到第二介质（薄膜/interface）后，反射和透射光之间的相位差取决于第二介质的折射率和膜厚。
干涉图样中的环线，可以由相邻两个波前的相位相差为2π的条件得到：Δ = 2nt其中，Δ为相位差，n为薄膜的折射率，t为膜层的厚度。
四、实验步骤1、用磨镜机将膜层样品磨成两面平行、厚度均匀的薄片。
2、设置干涉仪，调节反射镜和凸透镜位置，使使干涉图案清晰。
3、通过调节厚度标准，测量出膜层厚度与颜色之间的关系。
4、分别记录膜层样品在白光源和单色光源下的干涉图案和颜色，比较两种光源下测得的膜厚度数据。
5、通过测量主环半径的变化来推算出微小量的值。
五、实验注意事项1、干涉法测微小量是一种高精度的测试方法，实验者在实验过程中要小心谨慎操作。
2、干涉法测微小量需要使用精度高的仪器，实验者要注意保养和维护干涉仪的正常使用状态。
六、实验结果及分析样品编号透射颜色透射波长n 膜层厚度（nm）样品1 黄蓝色573nm 1.44 201.29样品2 绿紫色520nm 1.48 153.48样品3 黄色579nm 1.53 124.96样品4 绿色486nm 1.49 142.962、微小量的数据样品编号主环半径（m）微小量（m）样品1 0.0051 1.27 × 10-6样品2 0.0048 1.20 × 10-6样品3 0.0043 1.08 × 10-6样品4 0.0046 1.15 × 10-6从表格数据可以看出，随着膜层厚度增加，透射颜色发生变化，且主环半径也随之发生变化。
(实验报告)干涉法测微小量(已批阅).
（实验报告）干涉法测微小量（已批阅）.
干涉法测微小量是物理、化学等多种领域常用的测量技术，可广泛应用于检测微小量的物理、化学物质的构成成分及大小等特性。
本实验以物理学仪器—干涉仪，以了解其相关原理及测量方法，详细研究并妥善操作干涉仪，实现对微小量的准确测量。
实验现场，我们装备了多种仪器设备，其中有半导体激光、光纤、波导、干涉物镜、计算机等，?表示所测实验样品的长度，?表示该物体的物理实验现象及测量结果。
所测样品经过精确调整，激光整体成像稳定、清晰。
依据干涉仪的原理，在激光学范畴，当灰度图像准确拍摄完毕，即可无缝连接计算机，把模拟航班仪及其相关接口的输入端全部接受，真实表示所测实验样品的物理偏移量。
在量测的过程中，根据实验要求，逐渐变化激光的数量，由而伴随波数的变化，随时记录模拟仪和相关输入端的变化，把变化偏移量输入计算机，由计算机将接受的数据按照原理预定义好的算法进行分析，由此根据分析结果，乘以放大系数，便可计算出微小物体的长度?。
本实验让我清楚地认识了干涉仪的基本原理，熟悉了具体的操作过程，详细了解了对微小量的测量原理，以及量测实验样品物理偏移量的处理过程，进而求出实验物体的长度?。
另外，本实验也锻炼了我们熟练操作干涉仪及相关仪器设备、形成有效数据、熟练处理数据的实际能力，积累了大量经验，掌握了实用的实验技术。
干涉法测微小量
小结与讨论：
此实验中采取了那些措施，来避免或减少误差？
1. 弦长取代牛顿环直径
2. 消除空程误差：测量时只往同一方向转动螺尺
3. 取较高级次的环进行测量
4. 记录暗纹，不记录亮纹，使观察更加精确
R =
2
+
− 2
4（n + i − i）
=
2
+
− 2
4n
结果如下
2
25
− 52
37.474 2
R5 =
=
= 794.890mm
4n
80 × 5.893 × 10−4
2
2
30
− 10
42.6432
R10 =
=
= 904.520mm
4n
80 × 5.893 × 10−4
《大学物理实验》实验报告
实验名称：
干涉法测微小量
实验时间：
2020 年 12 月 13 日星期日
实验目的：
一、研究光的干涉现象，
二、测定透镜的曲率半径；
三、学习测量微小长度
四、学习读数显微镜的使用等
实验仪器
牛顿环仪、钠灯、读数显微镜
实验原理：
两相干波光程差可表示为δ = 2nhcos i′
R、r、h 三者的关系h
只要测得 Dm 和 Dn 并数出环纹序数之差，可以利用上式求出曲率半径 R
实验内容：
本实验的主要内容为利用干涉法测平凸透镜的曲率半径
（1）使显微镜十字叉丝交点和牛顿环中心重合，并使水平方向的叉丝和标尺平行（与显微
镜移动方向平行）
（2）转动显微镜微调鼓轮，使显微镜沿一个方向移动，同时数出十字叉丝移过的暗环数，
干涉显微镜测量原理
干涉显微镜测量原理
干涉显微镜测量原理是一种利用光干涉现象进行测量的方法。
该原理基于干涉仪的原理，利用光波的干涉现象来测量待测物体的形状和大小。
干涉显微镜的基本构造包括两个反射镜和一个光源。
光源通过透镜聚焦，然后经过一个分束器分成两束光，分别照射到待测物体的两个表面上。
由于待测物体表面的形状不同，两束光在经过物体表面反射后会产生相位差。
当这两束光重新汇聚时，就会发生干涉现象。
根据干涉现象的原理，当两束光的相位差达到某一特定条件时，就会出现明暗条纹，从而可以通过观察这些条纹来推断待测物体的表面形状。
干涉条纹的形状和间距与待测物体的厚度或高度有关，因此可以通过测量干涉条纹的参数来确定物体的大小。
干涉显微镜还可以用于测量物体的表面粗糙度。
当待测物体表面粗糙时，反射光的相位差会随着表面不平整度的增加而发生变化。
通过观察干涉条纹的变化，可以推断物体表面的粗糙度。
总结来说，干涉显微镜利用光波的干涉原理进行测量，通过观察干涉条纹的形状和变化来推断待测物体的形状、大小和表面粗糙度。
这种测量原理对于微小尺寸的物体非常有效，因此在纳米技术和微电子学领域具有重要应用价值。
白光干涉法微观台阶测量
白光干涉法微观台阶测量
今天，科学家们正在利用新技术精确测量微小的对象，这一技术就是白光干涉法微观台阶测量。
白光干涉法微观台阶测量技术是通过多次反射的白光来实现精
确测量的。
它利用白光进行反射，可以在被测量物体上产生一种交叉的光条，从而可以测量细微的台阶，也就是物体表面上的细微凸凹。
这些细微的台阶可以用来测量物体的尺寸、距离和面积。
白光干涉技术利用高纯度的白光来测量，以满足日益增长的机械精度要求。
白光干涉技术具有高精度、低噪声、可靠性高的优点，可以满足许多应用的要求，比如机械设备制造、精密仪器制造等。
此外，白光干涉技术还可以应用于复杂的测量任务，比如三维成像、精密地形测量和精密曲面测量等。
它可以用来测量一个物体的复杂表面，而不受物体表面颜色等外界因素的影响。
白光干涉技术十分适用于精密测量，但也有一些局限，比如受到外界光，。
，于任，以他一使，优，以。
总之，白光干涉技术微观台阶测量可以实现微小的物体进行精确测量，被广泛应用于机械、精密仪器制造和三维成像等领域，满足了日益增长的机械精度要求。
它也能用来测量复杂的表面，可以根据应用需求搭配其他测量技术，提高测量精度。
- 1 -。
基于改装的迈克尔逊干涉仪测量微小长度的三种方法
2、利用三棱镜测量光线偏振
光线偏振是指光线的电场方向在空间上呈一定规律的变化。利用三棱镜可以将 自然光分解为偏振光和自然光，通过测量偏振光的强度和相位差，可以确定光 线的偏振状态。具体方法是，将自然光照射到三棱镜的一个面上，经过三棱镜 的折射后，将得到偏振光和自然光，再通过迈克尔逊干涉仪对偏振光的强度和 相位差进行测量。
引言
物理实验是物理学的基础，也是培养学生科学素养和创新能力的关键环节。然 而，传统的物理实验教学存在一些问题，如实验内容单一、缺乏趣味性、与实 际应用脱节等，这些问题制约了学生创新能力和综合素养的培养。因此，本次 演示以迈克尔逊干涉仪的改装及应用为例，探讨如何通过改革物理实验教学， 培养综合创新人才。
差分测量迈克尔逊干涉仪是通过将参考臂和测量臂的路径差进行细分，从而增 加干涉条纹的精度。这种方法可以通过将路径差进行均分，使得每个干涉条纹 的间距更小，从而提高测量精度。
三种测量方法
1、利用迈克尔逊干涉仪测量平 面波动
平面波动是一种常见的物理现象，其波长和振幅是描述波动特征的重要参数。 利用迈克尔逊干涉仪可以测量平面波动的波长和振幅。具体方法是，将平面波 照射到迈克尔逊干涉仪的测量臂上，通过观察干涉条纹的变化，可以确定波长 和振幅。
结论
本次演示介绍了三种基于改装的迈克尔逊干涉仪测量微小长度的方法，包括利 用迈克尔逊干涉仪测量平面波动、利用三棱镜测量光线偏振和利用数字光学测 量系统测量微小长度。实验结果表明，这三种方法均能实现微小长度的测量， 但在精度、稳定性和操作难度方面存在差异。
参考内容
改革物理实验教学，培养综合创新人才——“迈克尔逊干涉仪的改装及应用” 的设计与实践
谢谢观看
在稳定性方面，数字光学测量系统和改进型迈克尔逊干涉仪均表现出良好的稳 定性。在实验过程中，数字光学测量系统的测量结果受外界干扰较小，而改进 型迈克尔逊干涉仪的干涉条纹也较为稳定。相比之下，传统迈克尔逊干涉仪的 干涉条纹容易受到外界干扰，稳定性较差。
干涉法测量微小量
☺ 干涉法测量微小量 5实验目的● 掌握用牛顿环干涉条纹测平凸透镜的曲率半径的方法； ● 掌握用劈尖的等厚干涉测量细丝直径的方法。
实验原理1. 利用牛顿环干涉条纹测平凸透镜的曲率半径半径很大的平凸透镜的凸面置于平面玻璃上时，凸面与平面间形成一个由中心向外逐渐增厚的空气薄层。
若单色光垂直照射，从空气层上下两个表面反射的两束光在上表面相遇时发生干涉，形成一组以O 点为中心的明暗相间的同心圆，即为牛顿环。
因从下表面反射的光多走了空气层厚度二倍的距离，从下表面反射时，是由光疏介质进入光密介质而存在半波损失，故光程差为（λ为入射光的波长，δ为空气层厚度）22λδ+=∆ （1）当光程差Δ为半波长的奇数倍时为暗环，记第m 个暗环处的空气层厚度为m δ，则有...3,2,1,0,2)12(22=+=+=∆m m m λλδ2λδ⋅=m m （2）由几何关系222)(m mR r R δ-+=, R m <<δ近似得 Rr mm 22=δ（3）λmR r m =2 （4）但是，接触处的形变使圆心位置难以确定，半径r m 也就不易测准，同时因玻璃表面的不洁净，实验中看到的干涉级数并不代表真正的干涉级数m 。
为减小误差，将式中半径r m 换成直径D m ，则λmR D m 42= （5）对第m+n 个暗环有λR n m D n m )(42+=+ （6）故（7）所以，我们只需测D m 和D m+n ，就可利用上式计算曲率半径R 。
2. 劈尖的等厚干涉测细丝直径两玻璃片和细丝叠在一起如图所示，形成空气劈尖。
当用单色光垂直照射时，会产生一组明暗相间、平行于细丝的干涉条纹。
根据前面讨论知，在两玻璃片交线处，为零级暗条纹，第m 级暗纹处空气劈尖的厚度2λmd = （8）如果在细丝处呈现N 级条纹，则待测细丝直径实验室常用劈尖盒。
使用时切勿倒置木盒或将玻璃片倒出，以免细丝位置变动。
实验仪器单色光源，显微镜，牛顿环仪，待测细丝，平凸透镜。
干涉法测微小量实验报告
干涉法测微小量【实验目的】1.了解等厚干涉的应用2.掌握移测显微镜的使用方法【实验仪器】实验仪器:牛顿环法测曲率半径实验的主要仪器有:读数显微镜、Na光源、牛顿环仪用劈尖测细丝直径实验的主要仪器有:读数显微镜、Na光源、劈尖【实验原理】实验原理：实验内容一：牛顿环法测曲率半径图1如图所示，在平板玻璃面DCF上放一个曲率半径很大的平凸透镜ACB，C点为接触点，这样在ACB和DCF之间，形成一层厚度不均匀的空气薄膜，单色光从上方垂直入射到透镜上，透过透镜，近似垂直地入射于空气膜。
分别从膜的上下表面反射的两条光线来自同一条入射光线，它们满足相干条件并在膜的上表面相遇而产生干涉，干涉后的强度由相遇的两条光线的光程差决定，由图可见，二者的光程差△’等于膜厚度e的两倍，即△’ =2e此外，当光在空气膜的上表面反射时，是从光密媒质射向光疏媒质，反射光不发生相位突变，而在下表面反射时，则会发生相位突变，即在反射点处，反射光的相位与入射光的相位之间相差，与之对应的光程差为/2 ，所以相干的两条光线还具有/2的附加光程差，总的光程差为：(1)当△满足条件：(2)时，发生相长干涉，出现第K级亮纹。
而当：(3)时，发生相消干涉，出现第k级暗纹。
因为同一级条纹对应着相同的膜厚，所以干涉条纹是一组等厚度线。
可以想见，干涉条纹是一组以C点为中心的同心圆，这就是所谓的牛顿环。
如图所示，设第k级条纹的半径为rk ，对应的膜厚度为ek，则:(4)在实验中，R的大小为几米到十几米，而ek 的数量级为毫米，所以R >>ek，e k 2相对于2Rk是一个小量，可以忽略，所以上式可以简化为(5) 如果rk是第k级暗条纹的半径，由式(1)和(3)可得:(6) 代入式(5)得透镜曲率半径的计算公式(7) 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(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。
干涉法测微小量实验报告
干涉法测微小量创建人:系统管理员总分:100实验目的学习掌握利用光的干涉原理检验光学元件表面集合特征的方法,用劈尖的等厚干涉测量细丝直径的方法,同时加深对光的波动性的认识。
实验仪器低频信号发生器、示波器、超声声速测定仪、频率计等实验原理1、用牛顿环测平凸透镜的曲率半径图1、牛顿环干涉条纹的形成当曲率很大的平凸透镜的凸面放在一平面玻璃上时,会产生一组以O为中心的明暗相接的同心圆环,称为牛顿环。
如图,1、2两束光的光成差22λδ+=∆,式中λ为入射光的波长,δ就是空气层厚度,空气折射率1n ≈。
如果第m 个暗环处空气厚度为m δ,则有故得到:2m m λδ⋅=2、 劈尖的等厚干涉测细丝直径图2、劈尖干涉条纹的形成两片叠在一起的玻璃片,在它们的一端口夹一直径待测的细丝,于就是两片玻璃之间便形成一空气劈尖。
当用单色光垂直照射时,会产生干涉现象。
因为光程差相等的地方就是平行两玻璃片交线的直线,所以等厚干涉条纹就是一组明暗相间的、平行于交线的直线。
设入射光波长为λ,则得到第m 级暗纹处空气劈尖的的厚度2m λ⋅=d 。
由此可知,m=0时,d=0,即在两玻璃片交线处,为零级暗条纹。
如果在细丝处呈现m=N 级条纹,则待测细丝直径2λ⋅=N d 。
实验内容1、测平凸透镜的曲率半径(1)观察牛顿环1) 将牛顿环仪按图3所示放置在读数显微镜镜筒与入射光调节木架的玻璃片的下方,木架上的透镜要正对着钠光灯窗口,调节玻璃片角度,使通过显微镜目镜观察时视场最亮。
图3、观测牛顿环实验装置图2) 调节目镜,瞧清目镜视场内的十字叉丝后,使显微镜筒下降到接近玻璃片,然后缓慢上升,直到观察到干涉条纹,再微调玻璃片角度及显微镜,使条纹更清楚。
(2)测牛顿环直径1) 使显微镜的十字叉丝交点与牛顿环中心重合,并使水平方向的叉丝与标尺平行(与显微镜筒移动方向平行)。
2) 转动显微镜测微鼓轮,使显微镜沿一个方向移动,同时数出十字叉丝竖丝移过的暗环数,直到竖丝与第35环相切为止。
物理实验中微小位移量的几种光学测量方法
物理实验中微小位移量的几种光学测量方法在物理实验中，测量微小位移量是非常重要的。
微小位移量的测量可以用来研究物体的运动规律和性质，同时也可以应用到各种不同的领域，例如工程、医学、空间科学等。
光学测量方法是一种常用的方法，它采用光学原理来测量微小位移量，具有非接触性、高精度和高灵敏度等优点。
本文将介绍几种常用的光学测量方法，包括差动测量法、干涉测量法、激光测量法和数字全息测量法，并对它们的原理、应用和优缺点进行详细介绍。
差动测量法是一种基于两束光的相位差来测量微小位移量的方法。
它的基本原理是将两束光沿不同的光路传播，然后再将它们进行合并，通过比较两束光的相位差来测量位移量。
差动测量法在实际应用中有多种实现方式，例如双臂激光干涉仪、激光多普勒测速仪等。
双臂激光干涉仪是最常见的一种实现方式，它采用激光作为光源，通过将激光分为两束，分别沿不同的光路传播，并最终在相位板上进行叠加来进行测量。
在测量时，当被测物体发生微小位移时，两束光的相位差会发生变化，通过测量这种相位差的变化就可以得到位移量。
差动测量法在很多领域都有广泛的应用，例如机械工程、光学工程、材料科学等。
它具有非接触性、高精度和稳定性的优点，在微小位移量的测量中有着很高的应用价值。
但是，差动测量法也有一些缺点，例如对环境条件要求较高，需要较长的测量时间，同时对系统的稳定性和复杂性也有一定要求。
干涉测量法是一种基于光的干涉现象来测量微小位移量的方法。
干涉测量法的基本原理是利用干涉仪的干涉图样来测量光的相位差，从而得到被测物体的位移量。
干涉测量法在实际应用中有多种实现方式，例如薄膜干涉法、多束干涉法和全息干涉法等。
薄膜干涉法是一种常见的实现方式，它采用薄膜反射镜或衍射光栅等器件来产生干涉图样，通过测量干涉图样的变化来测量位移量。
在测量时，通常需要通过对干涉图样进行处理，例如通过解调或者数字图像处理等方式，来得到被测物体的位移量。
干涉测量法在很多领域都有广泛的应用，例如半导体制造、光学显微镜、生物医学等。
等厚干涉(干涉法测微小量)
姓名：；学号；班级；教师________；信箱号：______ 预约时间：第_____周、星期_____、第_____~ _____节；座位号：_______预习操作实验报告总分教师签字一、实验名称等厚干涉二、实验目的(1) 观察和研究等厚干涉的现象及其特点 .(2) 练习用干涉法测量透镜的曲率半径、微小厚度 ( 或直径 ).三、实验原理(基本原理概述、重要公式、简要推导过程、重要图形等；要求用自己的语言概括与总结，不可照抄教材)利用透明薄膜上、下两表面对入射光的依次反射，入射光的振幅将分解成有一定光程差的几个部分.这是一种获得相干光的重要途径，被多种干涉仪所采用若两束反射光在相遇时的光程差取决于产生反射光的薄膜厚度，则同一干涉条纹所对应的薄膜厚度相同.这就是所谓的等厚干涉。
（见右图）总的光程差为：(1)当△满足条件：(2)时，发生相长干涉，出现第K级亮纹。
而当：(3)时，发生相消干涉，出现第k级暗纹。
因为同一级条纹对应着相同的膜厚，所以干涉条纹是一组等厚度线。
可以想见，干涉条纹是一组以C点为中心的同心圆，这就是所谓的牛顿环。
如图所示，设第k级条纹的半径为rk，对应的膜厚度为ek ，则:(4)在实验中，R的大小为几米到十几米，而ek的数量级为毫米，所以R >>ek ，ek2相对于2Rk 是一个小量，可以忽略，所以上式可以简化为(5)如果rk是第k级暗条纹的半径，由式(1)和(3)可得:(6)代入式(5)得透镜曲率半径的计算公式(7)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。
由于从劈尖的上下表面反射的两条光线来自同一条入射光线，它们满足相干条件并在劈尖的上表面相遇而产生干涉，干涉后的强度由相遇的两条光线的光程差决定，由图可见，二者的光程差等于劈尖厚度的两倍，即n = 0时，，即在两玻璃片交线处为零级暗条纹。
如果在细丝处呈现n = N级条纹，则待测细丝直径为(9)四、实验内容和步骤（要求用自己的语言概括与总结，不可照抄教材）1. 观察牛顿环。
干涉法测微小量
干涉法测微小量实验一、实验简介：光的干涉现象表明了光的波动的性质，干涉现象在科学研究与计量技术中有着广泛的应用。
在干涉现象中，不论何种干涉，相邻干涉条纹的光程差的改变都等于相干光的波长，可见光的波长虽然很小，但干涉条纹间的距离或干涉条纹的数目是可以计量的。
因此，通过对干涉条纹数目或条纹移动数目的计量，可以得到以光的波长为单位的光程差。
利用光的等厚干涉可以测量光的波长，检验表面的平面度，球面度，光洁度，以及精确测量长度，角度和微小形变等。
二、实验原理：实验内容一：牛顿环法测曲率半径图1如图所示，在平板玻璃面DCF上放一个曲率半径很大的平凸透镜ACB，C点为接触点，这样在ACB和DCF之间，形成一层厚度不均匀的空气薄膜，单色光从上方垂直入射到透镜上，透过透镜，近似垂直地入射于空气膜。
分别从膜的上下表面反射的两条光线来自同一条入射光线，它们满足相干条件并在膜的上表面相遇而产生干涉，干涉后的强度由相遇的两条光线的光程差决定，由图可见，二者的光程差△’等于膜厚度e的两倍，即△’ =2e此外，当光在空气膜的上表面反射时，是从光密媒质射向光疏媒质，反射光不发生相位突变，而在下表面反射时，则会发生相位突变，即在反射点处，反射光的相位与入射光的相位之间相差π，与之对应的光程差为λ /2 ，所以相干的两条光线还具有λ /2的附加光程差，总的光程差为：(1) 当△满足条件：，（）(2) 时，发生相长干涉，出现第K级亮纹。
而当：，（）(3) 时，发生相消干涉，出现第k级暗纹。
因为同一级条纹对应着相同的膜厚，所以干涉条纹是一组等厚度线。
可以想见，干涉条纹是一组以C点为中心的同心圆，这就是所谓的牛顿环。
如图所示，设第k级条纹的半径为r k，对应的膜厚度为e k，则:(4)在实验中，R的大小为几米到十几米，而e k的数量级为毫米，所以R >>e k，e k2相对于2R k是一个小量，可以忽略，所以上式可以简化为(5)如果r k是第k级暗条纹的半径，由式(1)和(3)可得:(6)代入式(5)得透镜曲率半径的计算公式(7)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。
基于扭秤的激光干涉差动测量微小冲量方法
基于扭秤的激光干涉差动测量微小冲量方法叶继飞;洪延姬【摘要】基于扭秤测量冲量原理,结合激光干涉法差动测量角度的方法,提出一种基于扭秤的激光干涉差动测量微小冲量的方法.介绍系统的基本组成和测量过程,给出扭秤结构设计参数,并对系统参数进行了标定,结合设计参数与标定结果,对系统的分辨率、量程和精度进行了校核,在典型的测量环境下,对激光烧蚀靶材所形成的μN·s 量级微小冲量进行了测量,给出了典型的测量结果并进行分析.结果表明:所提出的基于扭秤的激光干涉差动测量微小冲量方法,系统分辨率可达10-7N·s量级,测量范围跨5个数量级,最大可以测量10-2N·s量级冲量,测量精度优于95％.【期刊名称】《应用光学》【年(卷),期】2013(034)006【总页数】5页(P990-994)【关键词】微冲量测量;扭摆;激光干涉;激光微烧蚀【作者】叶继飞;洪延姬【作者单位】装备学院激光推进及其应用国家重点实验室,北京怀柔101416;装备学院激光推进及其应用国家重点实验室,北京怀柔101416【正文语种】中文【中图分类】TN24引言扭秤是一种测量冲量的经典摆系统，微小冲量或推力加载于摆臂，摆臂发生转动的同时，通过与摆臂连接的扭矩件产生与摆动方向相反的反向扭矩，形成摆动动作的回复，构成一种二阶的质量-弹簧-阻尼系统，用于测量较小的冲量或推力［1-2］。
用于微小冲量测量的扭秤装置大同小异，典型的如美国 C．R．Phipps等人研制的扭秤装置［3］。
Phipps的扭秤装置上端固定玻璃纤维悬丝，下端系一钢球，钢球浸在阻尼油中，悬丝中部固定横梁，横梁一端为靶材，另一端为配重，横梁和悬丝组成扭秤。
推力作用于扭秤臂，产生扭矩使扭秤振动，由探测激光束和位于横梁中部的反射镜构成光杠杆，将振动放大，通过测量标尺上光点的位移来反射激光束的转角进而测量横梁的转角，根据横梁转角与冲量成正比的原理计算冲量［4］。
阻尼油的作用是降低两次实验之间的等待时间［5］。
干涉法测微小量-实验报告
干涉法测微小量创建人：系统管理员总分：100实验目的学习掌握利用光的干涉原理检验光学元件表面集合特征的方法，用劈尖的等厚干涉测量细丝直径的方法，同时加深对光的波动性的认识。
实验仪器低频信号发生器、示波器、超声声速测定仪、频率计等实验原理1、用牛顿环测平凸透镜的曲率半径图1.牛顿环干涉条纹的形成当曲率很大的平凸透镜的凸面放在一平面玻璃上时，会产生一组以O为中心的明暗相接的同心圆环，称为牛顿环。
如图，1、2两束光的光成差22λδ+=∆，式中λ为入射光的波长，δ是空气层厚度，空气折射率1n ≈。
如果第m 个暗环处空气厚度为m δ，则有故得到：2m m λδ⋅=2、 劈尖的等厚干涉测细丝直径图2.劈尖干涉条纹的形成两片叠在一起的玻璃片，在它们的一端口夹一直径待测的细丝，于是两片玻璃之间便形成一空气劈尖。
当用单色光垂直照射时，会产生干涉现象。
因为光程差相等的地方是平行两玻璃片交线的直线，所以等厚干涉条纹是一组明暗相间的、平行于交线的直线。
设入射光波长为λ，则得到第m 级暗纹处空气劈尖的的厚度2m λ⋅=d 。
由此可知，m=0时，d=0，即在两玻璃片交线处，为零级暗条纹。
如果在细丝处呈现m=N 级条纹，则待测细丝直径2λ⋅=N d 。
实验内容1、 测平凸透镜的曲率半径 （1）观察牛顿环1） 将牛顿环仪按图3所示放置在读数显微镜镜筒和入射光调节木架的玻璃片的下方，木架上的透镜要正对着钠光灯窗口，调节玻璃片角度，使通过显微镜目镜观察时视场最亮。
图3.观测牛顿环实验装置图2） 调节目镜，看清目镜视场内的十字叉丝后，使显微镜筒下降到接近玻璃片，然后缓慢上升，直到观察到干涉条纹，再微调玻璃片角度及显微镜，使条纹更清楚。
（2）测牛顿环直径1） 使显微镜的十字叉丝交点与牛顿环中心重合，并使水平方向的叉丝与标尺平行（与显微镜筒移动方向平行）。
2） 转动显微镜测微鼓轮，使显微镜沿一个方向移动，同时数出十字叉丝竖丝移过的暗环数，直到竖丝与第35环相切为止。
干涉法测微小量-实验报告
⼲涉法测微⼩量-实验报告⼲涉法测微⼩量创建⼈：系统管理员总分：100实验⽬的学习掌握利⽤光的⼲涉原理检验光学元件表⾯集合特征的⽅法，⽤劈尖的等厚⼲涉测量细丝直径的⽅法，同时加深对光的波动性的认识。
实验仪器低频信号发⽣器、⽰波器、超声声速测定仪、频率计等实验原理1、⽤⽜顿环测平凸透镜的曲率半径图1.⽜顿环⼲涉条纹的形成当曲率很⼤的平凸透镜的凸⾯放在⼀平⾯玻璃上时，会产⽣⼀组以O为中⼼的明暗相接的同⼼圆环，称为⽜顿环。
如图，1、2两束光的光成差22λδ+=?，式中λ为⼊射光的波长，δ是空⽓层厚度，空⽓折射率1n ≈。
如果第m 个暗环处空⽓厚度为m δ，则有故得到：2m m λδ?=2、劈尖的等厚⼲涉测细丝直径图2.劈尖⼲涉条纹的形成两⽚叠在⼀起的玻璃⽚，在它们的⼀端⼝夹⼀直径待测的细丝，于是两⽚玻璃之间便形成⼀空⽓劈尖。
当⽤单⾊光垂直照射时，会产⽣⼲涉现象。
因为光程差相等的地⽅是平⾏两玻璃⽚交线的直线，所以等厚⼲涉条纹是⼀组明暗相间的、平⾏于交线的直线。
设⼊射光波长为λ，则得到第m 级暗纹处空⽓劈尖的的厚度2m λ=d 。
由此可知，m=0时，d=0，即在两玻璃⽚交线处，为零级暗条纹。
如果在细丝处呈现m=N 级条纹，则待测细丝直径2λ=N d 。
实验内容1、测平凸透镜的曲率半径（1）观察⽜顿环1）将⽜顿环仪按图3所⽰放置在读数显微镜镜筒和⼊射光调节⽊架的玻璃⽚的下⽅，⽊架上的透镜要正对着钠光灯窗⼝，调节玻璃⽚⾓度，使通过显微镜⽬镜观察时视场最亮。
图3.观测⽜顿环实验装置图2）调节⽬镜，看清⽬镜视场内的⼗字叉丝后，使显微镜筒下降到接近玻璃⽚，然后缓慢上升，直到观察到⼲涉条纹，再微调玻璃⽚⾓度及显微镜，使条纹更清楚。
（2）测⽜顿环直径1）使显微镜的⼗字叉丝交点与⽜顿环中⼼重合，并使⽔平⽅向的叉丝与标尺平⾏（与显微镜筒移动⽅向平⾏）。
2）转动显微镜测微⿎轮，使显微镜沿⼀个⽅向移动，同时数出⼗字叉丝竖丝移过的暗环数，直到竖丝与第35环相切为⽌。
关于微小长度测量的研究
关于微小长度测量的研究诸霖（05A12301）（东南大学土木工程学院，南京市 211189）摘要：实验中，许多微小长度不易直接测量，所以在实际操作过程中，我们往往用一些特殊的装置将此类微小长度放大为可测的长度。
本文主要介绍了用光杠杆放大法测量微小长度变化量的方法。
关键词：微小长度；光杠杆；误差Researches on the changes of small lengthZhu Lin(05A12301)(Civil Engineering,Southeast University,Nanjing 211189)Abstract:In the experiment, many small length can not be measured directly, so in the actual operation process, we often use some special device such small length amplification as measurable length. This paper mainly introduces the method of amplification method for the measurement of tiny change in length with the optical lever.Key words:Small length;light bar;deviation0、引言实验中，往往会遇到微小长度的测量。
此类长度不易直接测量，需要通过特殊方法间接测量。
下面介绍用非接触式的长度放大测量方法——光杠杆测量法的测量原理及仪器设备，其次分析在这种测量方法下的实验操作注意事项以减小误差。
另外，不同的实验需要对不同的方法进行比较选择，从而得到最优方案。
作者简介：诸霖，女，1994-8-14，江苏无锡，东南大学土木工程学院邮箱：953666416@1、实验原理基本原理如下图：如图所示的架子上面悬挂有一带有重物的钢丝，一号是固定在钢丝上面的一个小块，2号是一个平面镜，平面镜下端支放在承物台上。
干涉法测微小量
《干涉法测微小量》实验报告姓名学号学院专业班级一．实验目的学习掌握利用光的干涉原理检验光学元件表面集合特征的方法，用劈尖的等厚干涉测量细丝直径的方法，同时加深对光的波动性的认识二．实验仪器读数显微镜、钠光灯及电源、牛顿环仪、劈尖等三、实验原理1、用牛顿环测平凸透镜的曲率半径详见实验指导书2、劈尖的等厚干涉测细丝直径详见实验指导书四、实验步骤1. 观察牛顿环。
(1) 将牛顿环仪放置在读数显微镜镜筒和入射光调节架下方，调节玻璃片的角度，使通过显微镜目镜观察时视场最亮。
(2) 调节目镜，看清目镜视场的十字叉丝后，使显微镜镜筒下降到接近牛顿环仪然后缓慢上升，直到观察到干涉条纹，再微调玻璃片角度和显微镜，使条纹清晰。
2. 测牛顿环半径。
(1) 使显微镜十字叉丝交点和牛顿环中心重合，并使水平方向的叉丝和标尺平行（与显微镜移动方向平行）。
(2) 转动显微镜微调鼓轮，使显微镜沿一个方向移动，同时数出十字叉丝竖丝移过的暗环数，直到竖丝与第 45 环相切为止。
记录标尺读数。
(3) 反向转动鼓轮，当竖丝与第 40 环相切时，记录读数显微镜上的位置读数，然后继续转动鼓轮，使竖丝依次与第 35、30、25、20、15、10、5 环相切，顺次记下读数。
(4) 继续转动鼓轮,越过干涉圆环中心，记下竖丝依次与另一边的 5、10、15、20、25、30、35、40 环相切时的读数。
3．利用逐差法处理得到的数据，得到牛顿环半径 R。
4. 观察劈尖干涉条纹。
(1) 将劈尖放置在读数显微镜镜筒和入射光调节架下方，调节玻璃片的角度，使通过显微镜目镜观察时视场最亮。
(2) 调节目镜，看清目镜视场的十字叉丝后，使显微镜镜筒下降到接近劈尖然后缓慢上升，直到观察到干涉条纹，再微调玻璃片角度和显微镜，使条纹清晰。
5. 测量。
(1) 使显微镜的十字叉丝交点与劈尖中心重合，并使其与显微镜镜筒移动方向平行。
(2) 在劈尖玻璃面的三个不同部分，测出 20 条暗纹的总长度，测 3 个求平均值。
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干涉法测微小量段心蕊 PB05000826 （九号台）一、实验目的：学习、掌握利用光的干涉原理检验光学元件表面几何特征的方法。
二、实验原理：用牛顿环测平凸透镜的曲率半径如图所示，光束1、2干涉，全部光束在一起，产生牛顿环1、2两束光的光程差为 22λδ+=∆第m 个暗环处 ...3,2,1,0,2)12(22=+=+=∆m m m λλδ2λδ⋅=⇒m m又222)(m m R r R δ-+=， R m <<δRr mm 22=⇒δλδλδmR r R r m m m m m =⇒⎪⎪⎭⎪⎪⎬⎫=⋅=2222 我们可由λ求R 或由R 求λ。
但由于r m 不易测准，且实验者无法看出暗环真正所处的级数，故测直径D m ， λmR D m 42= λR n m D n m )(42+=+ λn D D R mn m 422-=⇒+ 其中n 可以观察出来从而可以计算透镜的曲率半径R 。
三、实验仪器：显微镜、平凸透镜、显示器、玻璃片、钠光灯。
四、实验内容 1 观察牛顿环(1)将牛顿环仪按图所示放置在读数显微镜镜筒和入射光调节木架的玻璃片的下方，木架上的透镜要正对着钠光灯窗口，调节玻璃片角度，使通过显微镜目镜观察时视场最亮。
(2)调节目镜，看清目镜视场的十字叉丝后，使显微镜筒下降到接近玻璃片，然后缓慢上升，直到观察到干涉条纹，再微调玻璃片角度及显微镜，使条纹更清楚。
2 测牛顿环直径(1)使显微镜的十字叉丝交点与牛顿环中心重合，并使水平方向的叉丝与标尺平行（与显微镜筒移动方向平行）。
(2)转动显微镜测微鼓轮，使显微镜筒沿一个方向移动，同时数出十字叉丝竖丝移过的暗环数，直到竖丝与第65环相切为止。
(3)反向转动鼓轮，当竖丝与第60环相切时，记录读数显微镜上的位置读数d 60，然后继续转动鼓轮，使竖丝依次与第50、40、30、20、10环相切，顺次记下读数d 50，d 40，d 30，d 20，d 10。
(4)继续转动鼓轮，越过干涉圆环中心，记下竖丝依次与另一边的10、20、30、40、50、60环相切时的读数10'd 、20'd 、30'd 、40'd 、50'd 、60'd 。
重复测量两次，共测两组数据。
3 用逐差法处理数据第60环的直径606060'd d D -=，同理，可求出D 50、D 40…D 10，取n=30，求出2230m m D D -+，计算R 和R 的标准差。
五、实验数据与分析：60 50 40 30 20 10 d 1 (mm) d 1’(mm) D 1 (mm) d 2 (mm) d 2’(mm) D 2 (mm) d 3 (mm) d 3’(mm) D 3 (mm)D (mm)λ=m 30 20 10 D 1,m+30(mm) D 1,m (mm)2,1230,1m m D D -+(mm 2)D 2,m+30(mm) D 2,m (mm)2,2230,2mm D D -+(mm 2) D 3,m+30(mm) D 3,m (mm)2,3230,3m m D D -+(mm 2) 2230mm D D -+(mm 2)1 对m D 与30m D +进行数据分析：测量时使用的是分度值为的鼓轮mm 004.0=∆∴仪 由于其最小刻度为,所以mm 005.0=∆估 22估仪∆+∆=∆Bmm 00213.03u B B =∆=(1) m=10时 平均值：mm mm D D i mi m 949.4331,==∑=标准差：mm D D i mm i D m064671.01331,=--=∑=σA 类不确定度： 3mmD A D u σ=t p =则修正后的合成不确定度为()2268.0)(BADp m u u t D u m += (p= mm D u D u m m 098664.0)(2)(68.095.0== (p=(2) m=20时 平均值：mm mm D D i mi m 711.6331,==∑=标准差：mm D D i mm i D m035029.01331,=--=∑=σA 类不确定度： 3mmD A D u σ=t p =则修正后的合成不确定度为()2268.0)(BADp m u u t D u m += (p= mm D u D u m m 053561.0)(2)(68.095.0== (p=(3) m=30时 平均值：mm mm D D i mi m 090.8331,==∑=标准差：mm D D i mm i D m024759.01331,=--=∑=σA 类不确定度： 3mm D AD u σ=t p =则修正后的合成不确定度为()2268.0)(BADp m u u t D u m += (p= mm D u D u m m 037977.0)(2)(68.095.0== (p=(4) m=40时平均值：mm mm D D i mi m 257.9331,==∑=标准差：mm D D i mm i D m029547.01331,=--=∑=σA 类不确定度： 3mmD A D u σ=t p =则修正后的合成不确定度为()2268.0)(BADp m u u t D u m += (p= mm D u D u m m 045236.0)(2)(68.095.0== (p=(5) m=50时平均值：mm mm D D i mi m 305.10331,==∑=标准差：mm D D i mm i D m033020.01331,=--=∑=σA 类不确定度： 3mmD A D u σ=t p =则修正后的合成不确定度为()2268.0)(BADp m u u t D u m += (p= mm D u D u m m 050509.0)(2)(68.095.0== (p=(6) m=60时平均值：mm mm D D i mi m 246.11331,==∑=标准差：mm D D i mm i D m015567.01331,=--=∑=σA 类不确定度： 3mmD A D u σ=t p =则修正后的合成不确定度为()2268.0)(BADp m u u t D u m += (p= mm D u D u m m 024107.0)(2)(68.095.0== (p=2 对R 进行数据分析：λn D D R mn m m 422-=+ 取对数()()λλn D D n D D R m n m mn m m 4ln ln 4ln ln 2222--=-=++ 求微分()()()222222222222m mn m m n m m n m n m m n m mn m m m D d D D D D d D D D D D D D d R dR ⋅--⋅-=--=++++++ 系数取绝对值并改成不确定度符号mn m m D mn m mD m n m n m mR u D D D u D D D R u 222222-+-=++++ 最后写成标准差公式22222222⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-+⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-=++++m n m mD m n m m D m n m n m m R u D D D u D D D R u (1) m=10时m n D D R mnm m 865441.0422=-=+λ021021.022222222=⎪⎪⎭⎫⎝⎛-+⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-=++++m n m mD m n m m D m n m n m m R u D D D u D D D R u (2) m=20时m n D D R mnm m 864705.0422=-=+λ020689.022222222=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-+⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-=++++m n m mD m n m m D m n m n m m R u D D D u D D D R u (3) m=30时m n D D R mn m m 862841.0422=-=+λ013431.022222222=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-+⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-=++++m n m mD m n m m D m n m n m m R u D D D u D D D R u所以 m R R R R 8643.03302010=++=018380.031302010302010=⎪⎪⎭⎫⎝⎛++=R u R u R u R u R R R R m u R 015859.0=所以透镜的曲率半径 ()m R 015859.0862841.0±=六、误差分析：1 测量仪器在正常使用过程中测量环境和仪器性能随机涨落的影响。
2 由于屏幕的光线问题，导致实验者所观察的十字叉丝与牛顿暗环的相对位置有偏差，从而导致误差。
3由于m 越大，暗环越紧密，实验者数错暗环数，从而导致误差。
七、注意事项：反向转动鼓轮前，一定先转到第65环，再转回来。
八、思考题：1． 参看图，从空气膜上下表面反射的光线相遇在D 处发生相干，其光程差为2λ+-++=∆AD CD BC AB为什么式（1）写22λδ+=∆答：由于空气折射率1≈n故δ≈≈≈≈DA CD BC AB 所以222λδλ+≈+-++=∆AD CD BC AB2．牛顿环的中心级次是多少是亮斑还是暗斑你实验用的牛顿环中心是亮还是暗为什么答：在牛顿环的中心0δ=由于光线不再下方进入空气中，故没有半波损失=∆δ是半波长的偶数倍2=所以牛顿中心级次是0，并且使亮斑。
我实验用的牛顿环中心是暗的，这是因为，牛顿环的中心这一点非常小，尽管已经被放大，实验者仍无法通过肉眼观察得很清楚，而相比之下，∆越小，暗环的宽度越大，所以中心部分的暗环宽度把中心那一点的亮斑弥盖住了，所以我实验用的牛顿安环中心是暗的。