Ⅰ 如圖所示,牛頓環裝置的平凸透鏡與平板玻璃有一小縫e。.現用波長為λ的單色光垂直照射,已知平凸透鏡的
設某暗環半徑為r,由圖可知,根據幾何關系,近似有:
①
再根據干涉減弱條件有:
②
式中k為大於零的整數.把式①代入式②可得:
(k為整數,且k>2e0 / l)
Ⅱ 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。
(2)在牛頓環實驗裝置的平凸透鏡擴展閱讀:
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。
Ⅲ 等厚干涉牛頓環實驗設計的原理在實驗裝置中是如何實現的
牛頓來環實驗是大學物理實自驗中理論和實驗結合得比較緊密的實驗,相關實驗原理在大學物理理論課上有相關的章節,如何依據原理完成測量是實驗要完成的任務,從而也體現了理論和實驗的側重點不同。牛頓環實驗中形成的是等厚干涉條紋,是以中心接觸點為圓心的同心圓,干涉條紋的半徑與干涉級數、入射光的波長以及平凸透鏡的曲率半徑有關,在已知入射光波長的情況下,可以通過測量不同級數的條紋半價來測量曲率半徑,實驗中為提高測量精度實際測量的是條紋直徑,並且考慮到條紋級數難以精確確定,對測量公式進行了一定的調整,盡管如此實驗最終直接測量還是不同序數的干涉條紋與左側以及右側相切時的位置,實驗裝置為了完成這個測量用的是讀數顯微鏡。
Ⅳ 輕壓牛頓環中的平凸透鏡,干涉圖形如何變化
輕壓牛頓環中的平凸透鏡,干涉條紋間距變大
牛頓環是光照射到平凸透鏡下表面與桌面間的空氣形成的薄膜的上下表面,發生兩次反射形成頻率相同的兩列波干涉形成的干涉條紋,形成亮紋條件是,空氣層厚度為1/4波長的偶數倍.
輕壓牛頓環中的平凸透鏡,空氣層傾角減小,干涉條紋間距變大.
Ⅳ 在牛頓環實驗中,平凸透鏡的凸面的曲率半徑為20米,透鏡直徑為4.24厘米,波長
Ⅵ 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。
Ⅶ 牛頓環干涉實驗,當向上移動平凸透鏡時,干涉條紋的變化
牛頓環是由於光分別在平凸境下表面和境下面的玻璃反射所影起的干涉條紋,當向上移動時,因為平凸境的下表面與玻璃的距離變大,但干涉條紋不會變.