若將一空氣中的牛頓環實驗裝置

1. 在空氣中做牛頓環實驗，當平凸透鏡垂直向上緩慢平移而遠離平面玻璃時，可以觀察到這些環狀干涉條紋

選D，等厚干涉就是厚度（光程差）相等的地方，干涉級數相等。上升過程中，任一處A的厚度增加，級數也增加，說明是外圈的高級數條紋內移。

2. 牛頓環裝置由空氣搬入水中

c干涉條紋變密,這個可以由牛頓環干涉條紋的半徑公式得到,實際上牛頓環就是一個等厚干涉的例子,還是要看兩束相干光線的光程差與波長的關系,具體可以參考任何一個版本的大學物理教材都可以的

3. 牛頓環實驗的思考題

減少誤差的措施：
原理上，採用通過測量條紋直徑求的半徑的方法減少圓心確回定帶來的誤差；選定答第4級到第12級間的條紋進行測量，避免級別小的條紋因擠壓變形和級別大的條紋不明顯不宜測量而帶來的誤差；數據處理時採用逐差法，提高數據利用率。實驗中，測量數據時，手輪要朝一個方向旋轉，減小齒輪間隙造成的機械誤差。
從牛頓環裝置下方投射上來的光也可以形成干涉條紋，它與反射光形成的條紋不同之處在上方投射的光形成的中心條紋是暗紋，下方形成的是亮紋，這是因為由上方投射的光在空氣薄膜下表面反射時是在光密介質反射，會有半波損失，下方投射來的光則沒有。

4. 若將用折射率為1.50的玻璃製成的牛頓環裝置由空氣中搬人折射率為1.33的水中,則干涉條紋變密，為什麼

干涉條紋產生的原理是受到光波疊加或者抵消產生的明暗相間的條紋，條紋的寬窄收到光波波長的影響。波長越長干涉條紋越稀疏，反之越密集。對於折射，入射角的正弦值與折射角的正弦值的比等於光在兩種介質中的速度比、波長比。即sin i /sin r =v1/v2=n=λ1╱λ2(n為折射率，λ為波長)，所以在水中光的波長是變短的，牛頓環所產生的干涉條紋會變密

5. 將牛頓環實驗裝置放到白光下觀察,此時的條紋有何特徵

牛頓環實驗裝置放到白光下觀察,此時的條紋是彩色條紋。
用單色光照射透鏡與玻璃板，就可以觀察到一些明暗相同的同心圓環．圓環分布是中間疏、邊緣密，圓心在接觸點O．從反射光看到的牛頓環中心是暗的，從透射光看到的牛頓環中心是明的．若用白光入射．將觀察到彩色圓環．

6. 若牛頓環裝置有附加光程差d0,試由此求出試驗中第35環對應的實際條紋級數和對應的空氣膜厚度

由薄膜產生的干擾。薄膜可以是透明的固體，液體或氣體通過一薄層玻璃的兩個窗格之間。入射光被該膜的後表面被第一光，由下膜的表面折射反射光，而且還由折射在後表面上的反射，得到的第二光束，該兩個光束在的同一側膜，用相同的事件的振動分離是相干光，是子振幅的干擾。如果光源是一個擴展光源（面光源），僅在面積相乾乾涉的兩個重疊的光束可以觀察到一個特定的區域，它是局部的干擾的情況下。彼此平行的兩個薄膜上平坦的表面，該干涉條紋定位於無窮大，通常是由在其焦點的像側的面觀察的聚光透鏡的裝置;在楔膜，干涉條紋的局部的膜附近。在這兩個公式的相干光

其中n為膜的折射率

薄膜干涉的光程差;入射點的叔膜厚; θT是折射薄膜內的角度; ±λ/ 2，是由於相干光的兩個光束的在兩個不同的介面的性質（一個光疏 - 密光纖介面，另一種是光密 - 光疏介面）所引起的反射的附加光程差。薄膜干涉原理被廣泛應用於光學式表面檢查，微小的精密測量的角度或線度抗反射塗層和干涉濾光器和其他制劑。

等傾干涉和干擾，諸如厚膜是介入的兩個典型的形式。點擊看詳細從電影，下表面反射（或折射）光束產生干擾相遇。小的厚度的透明介質的薄膜通常形成。如肥皂膜，在水面上的薄膜，兩片玻璃夾之間的空氣薄膜，相機鏡頭鍍介質膜。相對簡單的薄膜干涉，也有兩種，一種稱為厚干涉，這是平行光入射從均勻厚度變化，在折射率均勻的薄膜，該下表面，以形成干涉條紋。相同的膜厚度條紋形成的同一文章中，故稱等厚干涉。牛頓環和楔板等厚干涉平板干擾。另一個叫等傾干涉。當光入射到不同的角度，以均勻的折射率，在平行於膜，光通過相同的角度時，後下表面反射（或折射）滿足以形成具有不同的干涉的干涉圖案的下表面對應不同的傾斜度條紋或暗的圖案，這種干涉稱為等傾干涉。等傾干涉通常使用擴展源，並通過鏡頭觀察。

兩個干凈的玻璃緊緊壓疊，兩塊玻璃板之間的空氣層，以形成空氣薄膜。與汞或鈉燈作為光源，可以觀察到該膜的干擾。如果玻璃表面不是很平，空氣層的厚度不均勻的夾著觀察將是相等的厚度，通常是一些不規則的同心環的一些不規則條紋。如果使用的是非常平板玻璃（如顯微鏡軸承材料片材）部分平行條紋出現。手指牢固地壓玻璃，空氣膜厚度變化，條紋也發生變化。根據這個道理，平面的平整度可以被確定。測量精度高，波長那麼小隆起或下陷的甚至一小部分可以從彎曲的條紋進行檢測。若使兩個平坦玻璃板之間具有非常小的角度，通過入射單色的已知波長構成的楔形空氣膜產生的光的干涉條紋，可用於測量非常小的長度。

使用薄膜干涉的也可以創建抗反射塗層。塗覆在相機，投影儀的透明薄膜層的透鏡表面，被反射的光可被減少，增加光的透射，該膜被稱為AR塗層。通常在相機鏡頭上有一層反射呈藍紫色膜的增透膜。

7. 牛頓環實驗的問題

牛頓環 又稱「牛頓圈[1]」。在光學上，牛頓環是一個薄膜干涉現象。光的一種干涉圖樣，是一些明暗相間的同心圓環。例如用一個曲率半徑很大的凸透鏡的凸面和一平面玻璃接觸，在日光下或用白光照射時，可以看到接觸點為一暗點，其周圍為一些明暗相間的彩色圓環；而用單色光照射時，則表現為一些明暗相間的單色圓圈。這些圓圈的距離不等，隨離中心點的距離的增加而逐漸變窄。它們是由球面上和平面上反射的光線相互干涉而形成的干涉條紋。在加工光學元件時，廣泛採用牛頓環的原理來檢查平面或曲面的面型准確度。在牛頓環的示意圖上，B為底下的平面玻璃，A為平凸透鏡，其與平面玻璃的接觸點為O，在O點的四周則是平面玻璃與凸透鏡所夾的空氣氣隙。當平行單色光垂直入射於凸透鏡的平表面時。在空氣氣隙的上下兩表面所引起的反射光線形成相干光。光線在氣隙上下表面反射（一是在光疏媒質面上反射，一是在光密媒質面上反射）。
一種光的干涉圖樣．是牛頓在1675年首先觀察到的．將一塊曲率半徑較大的平凸透鏡放在一塊玻璃平板上，用單色光照射透鏡與玻璃板，就可以觀察到一些明暗相同的同心圓環．圓環分布是中間疏、邊緣密，圓心在接觸點O．從反射光看到的牛頓環中心是暗的，從透射光看到的牛頓環中心是明的．若用白光入射．將觀察到彩色圓環．牛頓環是典型的等厚薄膜干涉．平凸透鏡的凸球面和玻璃平板之間形成一個厚度均勻變化的圓尖劈形空氣簿膜，當平行光垂直射向平凸透鏡時，從尖劈形空氣膜上、下表面反射的兩束光相互疊加而產生干涉．同一半徑的圓環處空氣膜厚度相同，上、下表面反射光程差相同，因此使干涉圖樣呈圓環狀．這種由同一厚度薄膜產生同一干涉條紋的干涉稱作等厚干涉．
牛頓在光學中的一項重要發現就是"牛頓環"。這是他在進一步考察胡克研究的肥皂泡薄膜的色彩問題時提出來的。
具體的, 牛頓環實驗是這樣的：取來兩塊玻璃體，一塊是14英尺望遠鏡用的平凸鏡，另一塊是50英尺左右望遠鏡用的大型雙凸透鏡。在雙凸透鏡上放上平凸鏡，使其平面向下，當把玻璃體互相壓緊時，就會在圍繞著接觸點的周圍出現各種顏色，形成色環。於是這些顏色又在圓環中心相繼消失。在壓緊玻璃體時，在別的顏色中心最後現出的顏色，初次出現時看起來像是一個從周邊到中心幾乎均勻的色環，再壓緊玻璃體時，這色環會逐漸變寬，直到新的顏色在其中心現出。如此繼續下去，第三、第四、第五種以及跟著的別種顏色不斷在中心現出，並成為包在最內層顏色外面的一組色環，最後一種顏色是黑點。反之，如果抬起上面的玻璃體，使其離開下面的透鏡，色環的直徑就會偏小，其周邊寬度則增大，直到其顏色陸續到達中心，後來它們的寬度變得相當大，就比以前更容易認出和訓別它們的顏色了。
牛頓測量了六個環的半徑（在其最亮的部分測量），發現這樣一個規律：亮環半徑的平方值是一個由奇數所構成的算術級數，即1、3、5、7、9、11，而暗環半徑的平方值是由偶數構成的算術級數，即2、4、6、8、10、12。例凸透鏡與平板玻璃在接觸點附近的橫斷面，水平軸畫出了用整數平方根標的距離：√1＝1√2＝1.41,√3=1.73,√4=2,√5=2.24等等。在這些距離處，牛頓觀察到交替出現的光的極大值和極小值。從圖中看到，兩玻璃之間的垂直距離是按簡單的算術級數，1、2、3、4、5、6……增大的。這樣，知道了凸透鏡的半徑後，就很容易算出暗環和亮環處的空氣層厚度，牛頓當時測量的情況是這樣的：用垂直入射的光線得到的第一個暗環的最暗部分的空氣層厚度為1/189000英寸，將這個厚度的一半乘以級數1、3、5、7、9、11，就可以給出所有亮環的最亮部分的空氣層厚度，即為1/178000,3/178000,5/178000,7/178000……它們的算術平均值2/178000,4/178000,6/178000……等則是暗環最暗部分的空氣層厚度。
牛頓還用水代替空氣，從而觀察到色環的半徑將減小。他不僅觀察了白光的干涉條紋，而且還觀察了單色光所呈現的明間相間的干涉條紋。
牛頓環裝置常用來檢驗光學元件表面的准確度．如果改變凸透鏡和平板玻璃間的壓力，能使其間空氣薄膜的厚度發生微小變化，條紋就會移動．用此原理可以精密地測定壓力或長度的微小變化．
按理說，牛頓環乃是光的波動性的最好證明之一，可牛頓卻不從實際出發，而是從他所信奉的微粒說出發來解釋牛頓環的形成。他認為光是一束通過窨高速運動的粒子流，因此為了解釋牛頓環的出現，他提出了一個「一陣容易反射，一陣容易透射」的復雜理論。根據這一理論，他認為;「每條光線在通過任何折射面時都要進入某種短暫的狀態，這種狀態在光線得進過程中每隔一定時間又復原，並在每次復原時傾向於使光線容易透過下一個折射面，在兩次復原之間，則容易被下一個折射面的反射。」他還把每次返回和下一次返回之間所經過的距離稱為「陣發的間隔」。實際上，牛頓在這里所說的「陣發的間隔」就是波動中所說的「波長」。為什麼會這樣呢？牛頓卻含糊地說：「至於這是什麼作用或傾向，它就是光線的圓圈運動或振動，還是介質或別的什麼東西的圓圈運動或振動，我這里就不去探討了。」
因此，牛頓雖然發現了牛頓環，並做了精確的定量測定，可以說已經走到了光的波動說的邊緣，但由於過分偏愛他的微粒說，始終無法正確解釋這個現象。事實一，這個實驗倒可以成為光的波動說的有力證據之一。直到19世紀初，英國科學家托馬斯·楊才用光的波動說完滿地解釋了牛頓環實驗。

8. 若把牛頓環裝置（玻璃折射率為1.52），由空氣中搬入折射率為1.33的水中，則干涉條紋如何變化

c干涉條紋變密，這個可以由牛頓環干涉條紋的半徑公式得到，實際上牛頓環就是一個等厚干涉的例子，還是要看兩束相干光線的光程差與波長的關系。

通常牛頓環光程差2nd+λ/2中的n隱去不寫，是由於空氣折射率n=1，放入液體後n留著即可。聲光調制利用光在聲場中的衍射現象進行調制。當聲波傳入到介質中時，介質中存在著疏密波，介質的折射率也相應地發生周期性的變化，形成以聲波波長值為常數的等效相位光柵。

當光束以一定的角度入制射到此介質中時，光束即發生衍射。衍射光的強度、頻率和方向都隨聲場的變化而變化。這樣，就可以實現光束的調制和偏轉。

聲光衍射可分為喇曼-奈斯衍射和布喇格衍射兩種。後者衍射效率高,常被採用。聲光調制器通常由電聲換能器、聲光介質和吸聲裝置組成。聲光調制具有驅動功率低、光損耗小、消光比高等優點。

(8)若將一空氣中的牛頓環實驗裝置擴展閱讀：

牛頓環裝置產生的干涉暗環半徑為√(kRλ) ，其中k=0,1,2

牛頓還用水代替空氣，從而觀察到色環的半徑將減小。他不僅觀察了白光的干涉條紋，而且還觀察了單色光所呈現的明間相間的干涉條紋。

牛頓環裝置常用來檢驗光學元件表面的准確度．如果改變凸透鏡和平板玻璃間的壓力，能使其間空氣薄膜的厚度發生微小變化，條紋就會移動。用此原理可以精密地測定壓力或長度的微小變化。

按理說，牛頓環乃是光的波動性的最好證明之一，可牛頓卻不從實際出發，而是從他所信奉的微粒說出發來解釋牛頓環的形成。他認為光是一束通過窨高速運動的粒子流，因此為了解釋牛頓環的出現，他提出了一個「一陣容易反射，一陣容易透射」的復雜理論。

根據這一理論，他認為;「每條光線在通過任何折射面時都要進入某種短暫的狀態，這種狀態在光線得進過程中每隔一定時間又復原，並在每次復原時傾向於使光線容易透過下一個折射面，在兩次復原之間，則容易被下一個折射面的反射。」

9. 有關牛頓環實驗的一道題

這是光學當中的等厚干涉
突起使光程差減小，暗環會向外凸