牛頓環實驗傳統裝置缺陷

㈠ 牛頓環法測曲率半徑的實驗報告

一、實驗名稱：
用牛頓環測量透鏡的曲率半徑
二、實驗目的：
1、觀察光的等厚干涉現象，了解干涉條紋特點。
2、利用干涉原理測透鏡曲率半徑。
3、學慣用逐差法處理實驗數據的方法。
三、實驗儀器：
牛頓環裝置（其中透鏡的曲率未知）、鈉光燈（波長為589.3nm）、讀數顯微鏡（附有反射鏡）。
四、實驗原理：
將一塊曲率半徑R較大的平凸透鏡的凸面放在一個光學平板玻璃上，使平凸透鏡的球面AOB與平面玻璃CD面相切於O點，組成牛頓環裝置，如圖所示，則在平凸透鏡球面與平板玻璃之間形成一個以接觸點O為中心向四周逐漸增厚的空氣劈尖。當單色平行光束近乎垂直地向AB面入射時，一部分光束在AOB面上反射，一部分繼續前進，到COD面上反射。這兩束反射光在AOB面相遇，互相干涉，形成明暗條紋。由於AOB面是球面，與O點等距的各點對O點是對稱的，因而上述明暗條紋排成如圖所示的明暗相間的圓環圖樣，在中心有一暗點（實際觀察是一個圓斑），這些環紋稱為牛頓環。
五、實驗步驟
1、調整測量裝置
（1）用眼睛在牛頓環裝置上方觀察，若環中心不是黑斑或黑斑偏離中部太遠，可以輕輕對牛頓環框架螺釘進行調節（切勿用力過大，以免損壞透鏡）。
（2）啟動鈉光燈，讓讀數顯微鏡上的45°反射片對著鈉光燈，然後調節反射片的傾斜度（實驗用的顯微鏡已裝在物鏡頭上），使顯微鏡視場中亮度最大。
（3）將顯微鏡對准牛頓環裝置正表面調焦，找到清晰的牛頓環，注意調焦時使物鏡接近牛頓環裝置（不要相碰），緩慢扭動調節手輪，使顯微鏡自下而上緩慢地上升，直到看清楚干涉條紋為止。
（4）輕輕地移動牛頓環裝置的位置，使條紋中心大致對准叉絲，且當測微手輪轉動移動叉絲時，叉絲與圓環相切。如叉絲傾斜可調節顯微鏡的目鏡筒。調節後，在實驗過程中不能再動牛頓環裝置。
2、觀察干涉條紋的分布特徵:
注意觀察當環心暗紋和叉絲左右移動時條紋間隔的變化，並注意條紋級數的計算。
3、測量牛頓環的直徑:
從環心（暗斑）開始，轉動測微手輪。一邊轉動，一邊數出暗紋的級數。例如，數到第m+2環後，反方向轉動測微手輪，使十字叉絲交點對准第m條暗紋的中間，從顯微鏡的主尺和測微手輪上的游標刻度記下讀數。

㈡ 等厚干涉牛頓環的誤差分析.

系統誤差：平凸透鏡與平面玻璃接觸點有灰塵，引起附加光程差。再就是測量誤差。

等厚干涉是由平行光入射到厚度變化均勻、折射率均勻的薄膜上、下表面而形成的干涉條紋．薄膜厚度相同的地方形成同條干涉條紋，故稱等厚干涉．（牛頓環和楔形平板干涉都屬等厚干涉．）

當一個曲率半徑很大的平凸透鏡的凸面放在一片平玻璃上時，兩者之間就形成類似劈尖的劈形空氣薄層，當一束平行光ab入射到厚度不均勻的透明介質薄膜上，在薄膜的表面上會產生干涉現象。

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。

(2)牛頓環實驗傳統裝置缺陷擴展閱讀：

利用牛頓環測一個球面鏡的曲率半徑設單色平行光的波長為γ，第k級暗條紋對應的薄膜厚度為dk，考慮到下界面反射時有半波損失γ/2，當光線垂直入射時總光程差由薄膜干涉公式求得。

當我們用顯微鏡從反射面來觀察時，便可清楚地看到中心是一暗圓斑，而周圍是許多明暗相間、間隔逐漸減小的同心環。

當我們從透射面觀察時，干涉環紋與反射光的干涉環紋的光強恰好互補，中心是亮斑，原來的亮環變暗環，暗環變亮環。

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。

㈢ 牛頓環實驗思考題

1，牛頓環是等厚干涉，2nhcosα λ/2=mλ。所以當α入射角是一定的時候，對於相同厚度h,干涉級是一樣的，還是同心圓環。
2，沒看明白。啥意思？在透鏡下表面？
3，邊緣往下按，厚度減小，對應干涉級減小，牛頓環是中心干涉級小，所以是條紋向外移動。中心亮暗不變，應為對於h等於0，始終有m=1/2（半波損）使得中心始終是暗紋。

㈣ 牛頓環中心處的環為什麼有時不圓

主要是灰塵引起,干涉現象極為精細,哪怕再小的灰塵都會產生影響,牛頓環裝置中央理論上是一個接觸點,實際上由於壓力的存在是一個接觸面,因此中心附近的光程差都是半個波長,會看到一塊暗斑,接觸面的邊界存在灰塵的時候就改變了光程差（不再是半個波長）,這樣原本該暗的地方變成了亮的或不太暗,以至於暗斑的邊界看起來不是個圓.
此外平凸透鏡下表面本身稍有缺陷,也會造成條紋不圓.正因干涉現象的靈敏度極高,干涉現象可以用於檢查表面的光潔度,測量微小長度等等.

㈤ 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。

㈥ 什麼叫回程差試驗中應如何避免關於牛頓環實驗的

回程差是由於測微螺桿的螺紋間距，傳動時存在空隙，從而造成主動裝置運動了，而被動裝置並沒有產生運動，在實驗中體現為讀數發生了改變，而實際上裝置並沒有移動。
避免的方法很簡單，就是不倒轉測微螺桿。

㈦ 牛頓環試驗

1.等傾指的是每一條入射光線和入射面的夾角都相等。
等厚指的是相同厚度薄膜產生的干涉條文。

2.透視的話，中心原本是暗斑現在變成亮斑。暗斑是由於中心反射時，一條光線發生了半波損失（躍變半個周期的相位），現在變成投射，也就沒了半波損失，所以暗斑變成亮斑。

㈧ 牛頓環實驗的一些問題~~

能
沒有不同
物理書上都有的！

㈨ 牛頓環實驗思考題

樓主是南來京大學大一學生嗎？說不自准我們是同學喲，嘿嘿！
1.由於光的波動性，因此光不是絕對直線傳播的，總有光會漏到牛頓環裝置上的，所以能觀察到牛頓環，並且玻璃片角度越偏向45度，牛頓環越明顯（做實驗調試裝置時你就應該感覺到了）。
2.這個問題書上有公式（第273頁21-4），你抄一下公式就可以了。
3.畫一張光路圖，盡量精準一些，如果對自己的畫圖水平沒有信心，可以在書上第272頁圖21-1上方虛線框中的圖進行改造。（將曲率半徑擴大，在原圖上畫一幅光路圖就一切明了了。）答案是條紋向外移動。中心會變暗（實驗時把房間燈關掉觀察），因為第一圈亮環會向外移動，中心位置的暗斑面積擴大，接受光粒子的數量相應減少，亮度降低。
做一下最後總結：如果你是南京大學的學生，那麼你做的四個光學試驗中有兩個體現了光的粒子性，兩個體現了光的波動性。通過四個實驗，我們應該充分了解光粒子性與波動性的結合，即波粒二象性。