在牛頓環裝置中凸透鏡的作用

Ⅰ 跪求牛頓環實驗論文

牛頓環實驗裝置：讀數顯微鏡（JCD3型）
牛頓環裝置
鈉光燈
牛頓環的原理：牛頓環實驗裝置通常是由光學玻璃製成的一個平面和一個曲率半徑較大（實驗測算數據為1.2452
+
0.0062m）的球面組成，在兩個表面之間形成一劈尖狀空氣薄層，薄層由凸透鏡與平面鏡的接觸點向四周逐漸的增厚。當凸面向下放置，當單色光垂直入射時，在透鏡的凸表面相遇時就會發生干涉現象，空氣膜厚度相同的地方形成相同的干涉條紋，這種干涉稱作等厚干涉。在干涉條紋是以接觸點為中心的一系列明暗相間的同心圓環，稱牛頓環。
牛頓環的形成由於凸透鏡凸表面空氣層一點處的反射光和玻璃板表面空氣層一點的反射光在相遇點處發生干涉，在該處產生等厚干涉條紋。按照波動理論，設形成牛頓環處空氣薄層厚度為d兩束相干光的光程差為：△d=2d
+
λ/
2
=
kλ。

Ⅱ 牛頓環裝置

對於牛頓環裝置，第K級亮紋的半徑 Rk 與凸透鏡的凸表面的曲率半徑R、光波的波長 入 之間關系為：Rk＝根號[ ( K－0.5) * R* 入 ]，K＝1，2，3，......

若是對第K級暗條紋，則是Rk＝根號（K*R*入），K＝0，1，2，3，......
由於中心處的暗斑並不是理想的「點」，且對測量有一定的不確定性，所以通常是測量兩個級的暗條紋的直徑來求波長。（理論上測兩個級的亮條紋的直徑來求波長也可以）。
本題中，由於只測一個級（K＝5）的亮條紋的半徑，所以只能由上述中的式子：
Rk＝根號[ ( K－0.5) * R* 入 ]來計算波長。
即0.30＝根號[ ( 5－0.5) * 400* 入 ]
解得入射光的波長是入＝5*10^(-5) 厘米

Ⅲ 牛頓環在實際中的應用

牛頓環簡介
牛頓環，又稱「牛頓圈」。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。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，可以看到接處點為一暗點，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。

牛頓環的應用有哪些

牛頓環現象的基本原理：
牛頓環的原理並不復雜，它一種光的干涉圖樣．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，用單色光照射透鏡與玻璃板，就可以觀察到一些明暗相間的同心圓環．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．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。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。事實上，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·楊才用光的波動說圓滿地解釋了牛頓環實驗。

牛頓環在生產製造上有著很普遍的運用：判斷透鏡表面凸凹、精確檢驗光學元件表面質量、測量透鏡表面曲率半徑和液體折射率。還可以應用於光譜儀、把復合光分離成單色光
一、測透鏡曲率半徑
牛頓環儀測透鏡曲率半徑

由牛頓環儀的亮環半徑公式（6）和暗環半徑公式（8）知，若已知形成的牛頓環的第j級干涉暗條紋的半徑或第j級干涉亮條紋的半徑公式。在λ已知時，只要實驗測出jr或jr都可求得曲率半徑R。

但由於實際操作中兩接觸面之間難免存在塵埃或發生彈性形變，因此兩光學元件接觸處不可能是一個幾何點，而是一個圓斑。所以牛頓環圓心處環紋粗且模糊難以確定環紋干涉級數j故直接應用公式計算曲率半徑已不太實際。

頂平式牛頓環裝置測透鏡曲率半徑可求出：對頂式牛頓環裝置測透鏡曲率半徑二、測均勻透光介質折射率
牛頓環儀測均勻透光介質折射率

變形牛頓環裝置測均勻透光介質折射率

頂平式牛頓環變形裝置和對頂式牛頓環變形裝置測均勻透光介質折射率的情況與牛頓環儀相同。設入射光波長為λ。則它們的牛頓環半徑可表示為：三、精確檢測光學元件表面的質量
牛頓環儀精確檢測光學元件表面的質量

當光學元件不平滑時或有雜質時，實驗室中觀察牛頓環時，有時會發現本該圓形的牛頓環有局部變形的現象，且一般是牛頓環局部內凹。原因何在？下面給出這一實驗現象的定性的理論分析。在單色光垂直入射的情況下，牛頓環明、暗紋的干涉條件分別是：其特點是同一厚度d處，光程差相等，形成同一級干涉條紋。，但當光學元件表面不平滑時中間介質厚度將發生微小變化；而當表面有雜質時，由於雜質折射率一般大於空氣折射率，引起了附加光程差。兩種情況都會使得干涉條紋產生扭曲。設平玻璃板B上某點P處微小鄰域不規范（有雜質或不圓滑），其折射率為n，沿光線投射方向線度為a ，則點P 處對應的兩反射光光程差為變形牛頓環裝置精確檢測光學元件表面的質量

在頂平式牛頓環變形裝置或對頂式牛頓環變形裝置中，在單色光垂直入射的情況下，牛頓環明、暗紋的干涉條件分別是：其特點是同一厚度d處，光程差相等，形成同一級干涉條紋。但當光學元件表面不平滑時中間介質厚度將發生微小變化；而當表面有雜質時，由於雜質折射率一般大於空氣折射率，引起了附加光程差。兩種情況都會使得干涉條紋產生扭曲。設平凸透鏡B上某點P處微小鄰域存在問題（有雜質或不圓滑），其折射率為n，沿光線投射方向線度為a，則點P 處對應的兩反射光光程差

Ⅳ 光的干涉實驗關於牛頓環的若干問題

牛頓環
又稱「牛頓圈」。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。

Ⅳ 凹透鏡和凸透鏡的作用有什麼

凹透鏡，它對光線有發散作用。發散的光線的反向延長線會交於凹透鏡一側的一點，這個點叫做凹透鏡的「焦點」，用「F」表示；凹透鏡的焦點是虛焦點，左右兩側各有一個，一共有兩個虛焦點；焦點到光心O的距離叫做凹透鏡的「焦距」，用「f」表示。

凸透鏡它對光線有會聚作用。光線會聚後相交於凸透鏡一側的一點，這個點叫做凸透鏡的「焦點」，用「F」表示；凸透鏡的焦點是實焦點，兩側各有一個，一共有兩個實焦點；焦點到光心O的距離叫做凸透鏡的「焦距」，用「f」表示。

(5)在牛頓環裝置中凸透鏡的作用擴展閱讀

原理

凹透鏡成像的幾何作圖與凸透鏡者原則相同。從物體的頂端亦作為兩條直線：一條平行於主光軸，經過凹透鏡後偏折為發散光線，將此折射光線相反方向返回至主焦點；另一條通過透鏡的光學中心點，這兩條直線相交於一點，此為物體的像。

成像

經凹透鏡成正立縮小虛像，物與像在透鏡同一側。1/u(物距)+1/v（像距）=1/f（透鏡焦距）透鏡成像公式（關於符號的正負：物距u取正值，ν和f取負值。）。

Ⅵ 單選題(12.5分) 8.在牛頓環干涉實驗中,平凸透鏡不動,將平板玻璃板向下平移,干

第抄10個明紋即k=10,設波長為a,則充液前：2d1+a/2=10a,即2d1=9.5a （1）
充液後：2nd2+a/2=10a,即2nd2=9.5a （2）
由(1)/(2)可得n,此題用不到第10個明紋,應該題目還要求波長吧.

Ⅶ 牛頓環裝置中，當平凸透鏡向上平移時，由反射光形成的牛頓環的條紋間隔變化呢，怎麼變，為什麼

凸透鏡和平板之間為空氣薄膜，當光線進入牛頓環儀時，在內部反射與折射，在平面玻璃和凸透鏡的折射點形成一個暗斑，當凸透鏡之間與平板之間有磨損時，接觸點變成一個圓面，以至於干涉條紋的序數不一定是條紋的級數.

磨損程度就是新的牛頓環儀測出來的曲率半徑減去被磨損的儀器測出來的曲率半徑之差除以新的譏旦罐稈忒飛閨時酣江儀器測出來的曲率半徑成百分之百。

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。

(7)在牛頓環裝置中凸透鏡的作用擴展閱讀：

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。

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。

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。

Ⅷ 在牛頓環中45° 鏡的作用

45° 半反射鏡，將光反射到牛頓環裝置上，產生干涉，又不影響從上方觀察。

Ⅸ 為什麼由平凸透鏡和平板玻璃形成的牛頓環離中心越遠條紋越密

牛頓環
【牛頓環】又稱「牛頓圈」。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，可以看到接處點為一暗點，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．

牛頓環是牛頓首先觀察到的，但是由於牛頓持光的粒子說，他並不認為牛頓環是干涉的結果，他用微粒子說解釋了他的觀測結果，但很不令人滿意．直到19世紀初才由英國科學家楊氏用光的波動理論解釋了牛頓環．