牛顿环装置实验中

『壹』 牛顿环的实验原理什么

牛顿环的实验原理
衍射，当遮光物体很小时， 大小可以和波长相比较时， 就会发生衍射现象。 当波峰与波峰相遇时， 即为亮点 ， 波峰与波谷相遇时， 极为暗点。
牛顿环仪是由一块曲率半径较大的平凸透镜，和一块光学平面玻璃片所组成的器件。在平凸透镜的凸面与玻璃片之间，有一空气薄层其厚度由中心接触点到边缘逐渐增大。若以平行单色光S垂直照射，则经空气层上下表面反射的两束光线有一光程差，在平凸透镜凸面相遇后，将发生干涉。用读数显微镜观察，便可以清楚的看到中心为一小暗斑，周围是明暗相间宽度逐渐减小的许多同心圆环。此即等厚干涉条纹。这种等厚环形干涉条纹称为牛顿环。
实验具体内容与要求
1、 接通钠光源，预热5分钟后，使读数显微镜物镜对准牛顿环的中央部分。
2、 调节读数显微镜，看到清楚的明暗条纹，且条纹与叉丝无视差。
3、 将牛顿环调整在量程范围内，然后用右手反转副齿轮，将十字叉丝移到右35暗环时再用右手正转，使叉丝开始向左推进，直到纵丝压到第30暗环环纹中央，记下显微镜读数即该暗环标度X30,再缓慢转动副齿轮，使纵丝依次对准第25、20、15、10等暗环环纹中央，记下每次暗环的标度X25, X20, X15, X10。
4、 继续转动副齿轮，使纵丝经过牛顿环中心暗斑到另一方，对准第10～30环，依次记下相应的标度X10，, X15，, X20，, X25，, X30，。
5、 算出相应的暗环直径，再计算R20-10, R25-15, R30-20,最后算出R即可。

『贰』 牛顿环的环实验

牛顿环实验是这样的：取来两块玻璃体，一块是14英尺望远镜用的平凸镜，另一块是50英尺左右望远镜用的大型双凸透镜。在双凸透镜上放上平凸镜，使其平面向下，当把玻璃体互相压紧时，就会在围绕着接触点的周围出现各种颜色，形成色环。于是这些颜色又在圆环中心相继消失。在压紧玻璃体时，在别的颜色中心最后现出的颜色，初次出现时看起来像是一个从周边到中心几乎均匀的色环，再压紧玻璃体时，这色环会逐渐变宽，直到新的颜色在其中心现出。如此继续下去，第三、第四、第五种以及跟着的别种颜色不断在中心现出，并成为包在最内层颜色外面的一组色环，最后一种颜色是黑点。反之，如果抬起上面的玻璃体，使其离开下面的透镜，色环的直径就会偏小，其周边宽度则增大，直到其颜色陆续到达中心，后来它们的宽度变得相当大，就比以前更容易认出和训别它们的颜色了。
牛顿测量了六个环的半径（在其最亮的部分测量），发现这样一个规律：亮环半径的平方值是一个由奇数所构成的算术级数，即1、3、5、7、9、11，而暗环半径的平方值是由偶数构成的算术级数，即2、4、6、8、10、12。例凸透镜与平板玻璃在接触点附近的横断面，水平轴画出了用整数平方根标的距离：√1=1√2=1.41,√3=1.73,√4=2,√5=2.24等等。在这些距离处，牛顿观察到交替出现的光的极大值和极小值。从图中看到，两玻璃之间的垂直距离是按简单的算术级数，1、2、3、4、5、6……增大的。这样，知道了凸透镜的半径后，就很容易算出暗环和亮环处的空气层厚度，牛顿当时测量的情况是这样的：用垂直入射的光线得到的第一个暗环的最暗部分的空气层厚度为1/189000英寸，将这个厚度的一半乘以级数1、3、5、7、9、11，就可以给出所有亮环的最亮部分的空气层厚度，即为1/178000,3/178000,5/178000,7/178000……它们的算术平均值2/178000,4/178000,6/178000……等则是暗环最暗部分的空气层厚度。
牛顿环装置产生的干涉暗环半径为√(kRλ) ，其中k=0,1,2……
牛顿还用水代替空气，从而观察到色环的半径将减小。他不仅观察了白光的干涉条纹，而且还观察了单色光所呈现的明间相间的干涉条纹。
牛顿环装置常用来检验光学元件表面的准确度．如果改变凸透镜和平板玻璃间的压力，能使其间空气薄膜的厚度发生微小变化，条纹就会移动。用此原理可以精密地测定压力或长度的微小变化。
按理说，牛顿环乃是光的波动性的最好证明之一，可牛顿却不从实际出发，而是从他所信奉的微粒说出发来解释牛顿环的形成。他认为光是一束通过窨高速运动的粒子流，因此为了解释牛顿环的出现，他提出了一个“一阵容易反射，一阵容易透射”的复杂理论。根据这一理论，他认为;“每条光线在通过任何折射面时都要进入某种短暂的状态，这种状态在光线得进过程中每隔一定时间又复原，并在每次复原时倾向于使光线容易透过下一个折射面，在两次复原之间，则容易被下一个折射面的反射。”他还把每次返回和下一次返回之间所经过的距离称为“阵发的间隔”。实际上，牛顿在这里所说的“阵发的间隔”就是波动中所说的“波长”。为什么会这样呢？牛顿却含糊地说：“至于这是什么作用或倾向，它就是光线的圆圈运动或振动，还是介质或别的什么东西的圆圈运动或振动，我这里就不去探讨了。”
牛顿环仪是由曲率半径为R的待测平凸透镜L和玻璃平板P叠装在金属框架F中构成，如下右图所示。框架边上有三个螺钉H，用来调节L和P之间的接触，以改变干涉条纹的形状和位置。调节H时，螺钉不可旋得过紧，以免接触压力过大引起玻璃透镜迸裂、破损。右图为牛顿环实物图。 判断透镜表面凸凹、精确检验光学元件表面质量、测量透镜表面曲率半径和液体折射率。
应用于光谱仪、把复合光分离成单色光的组成。

『叁』 用本实验装置观察牛顿环的实验中是如何使等厚条纹的产生条件得到近似的满足的

通过反光镜反光将光垂直射入牛顿环，调节显微镜观察出干涉条纹

『肆』 牛顿环实验思考题

楼主是南来京大学大一学生吗？说不自准我们是同学哟，嘿嘿！
1.由于光的波动性，因此光不是绝对直线传播的，总有光会漏到牛顿环装置上的，所以能观察到牛顿环，并且玻璃片角度越偏向45度，牛顿环越明显（做实验调试装置时你就应该感觉到了）。
2.这个问题书上有公式（第273页21-4），你抄一下公式就可以了。
3.画一张光路图，尽量精准一些，如果对自己的画图水平没有信心，可以在书上第272页图21-1上方虚线框中的图进行改造。（将曲率半径扩大，在原图上画一幅光路图就一切明了了。）答案是条纹向外移动。中心会变暗（实验时把房间灯关掉观察），因为第一圈亮环会向外移动，中心位置的暗斑面积扩大，接受光粒子的数量相应减少，亮度降低。
做一下最后总结：如果你是南京大学的学生，那么你做的四个光学试验中有两个体现了光的粒子性，两个体现了光的波动性。通过四个实验，我们应该充分了解光粒子性与波动性的结合，即波粒二象性。

『伍』 牛顿环干涉实验中分束板的作用是什么

牛顿环干涉实验中分束板的作用是能够让水平入射的平行光，一部分反射向下进入牛顿环装置，产生牛顿环。然后，让牛顿环装置的出射光线能够有一部分垂直进入读数显微镜，用于观测。

『陆』 牛顿环实验中，有人说，如果接触点十分理想，反射光牛顿环的中心是一黑点，你认为如何

是的，光学上称半波损失，一种基本的光学现象。

接触，即空间距离为零，空版间距离导致的权光程差为零，
下面的平玻璃板和上面的平凸透镜的折射率大于空气的折射率，
下玻璃板的反射有半波损失，上面的平凸透镜的反射没有半波损失，
总的光程差为半个波长，所以干涉互相抵消，是黑点。

『柒』 牛顿环在实际中的应用

牛顿环简介
牛顿环，又称“牛顿圈”。在光学上，牛顿环是一个薄膜干涉现象。光的一种干涉图样，是一些明暗相间的同心圆环。例如用一个曲率半径很大的凸透镜的凸面和一平面玻璃接触，在日光下或用白光照射时，可以看到接触点为一暗点，其周围为一些明暗相间的彩色圆环；而用单色光照射时，则表现为一些明暗相间的单色圆圈。

这些圆圈的距离不等，随离中心点的距离的增加而逐渐变窄。它们是由球面上和平面上反射的光线相互干涉而形成的干涉条纹。用一个曲率半径很大的凸透镜的凸面和一平面玻璃接触，在日光下或用白光照射时，可以看到接处点为一暗点，其周围为一些明暗相间的彩色圆环；而用单色光照射时，则表现为一些明暗相间的单色圆圈。

这些圆圈的距离不等，随离中心点的距离的增加而逐渐变窄。它们是由球面上和平面上反射的光线相互干涉而形成的干涉条纹。

牛顿环的应用有哪些

牛顿环现象的基本原理：
牛顿环的原理并不复杂，它一种光的干涉图样．是牛顿在1675年首先观察到的．将一块曲率半径较大的平凸透镜放在一块玻璃平板，用单色光照射透镜与玻璃板，就可以观察到一些明暗相间的同心圆环．圆环分布是中间疏、边缘密，圆心在接触点O．从反射光看到的牛顿环中心是暗的，从透射光看到的牛顿环中心是明的．若用白光入射．将观察到彩色圆环．牛顿环是典型的等厚薄膜干涉．凸透镜的凸球面和玻璃平板之间形成一个厚度均匀变化的圆尖劈形空气簿膜，当平行光垂直射向平凸透镜时，从尖劈形空气膜上、下表面反射的两束光相互叠加而产生干涉．同一半径的圆环处空气膜厚度相同，上、下表面反射光程差相同，因此使干涉图样呈圆环状．这种由同一厚度薄膜产生同一干涉条纹的干涉称作等厚干涉．

牛顿在光学中的一项重要发现就是“牛顿环”。这是他在进一步考察胡克研究的肥皂泡薄膜的色彩问题时提出来的。牛顿虽然发现了牛顿环，并做了精确的定量测定，可以说已经走到了光的波动说的边缘，但由于过分偏爱他的微粒说，始终无法正确解释这个现象。事实上，这个实验倒可以成为光的波动说的有力证据之一。直到19世纪初，英国科学家托马斯·杨才用光的波动说圆满地解释了牛顿环实验。

牛顿环在生产制造上有着很普遍的运用：判断透镜表面凸凹、精确检验光学元件表面质量、测量透镜表面曲率半径和液体折射率。还可以应用于光谱仪、把复合光分离成单色光
一、测透镜曲率半径
牛顿环仪测透镜曲率半径

由牛顿环仪的亮环半径公式（6）和暗环半径公式（8）知，若已知形成的牛顿环的第j级干涉暗条纹的半径或第j级干涉亮条纹的半径公式。在λ已知时，只要实验测出jr或jr都可求得曲率半径R。

但由于实际操作中两接触面之间难免存在尘埃或发生弹性形变，因此两光学元件接触处不可能是一个几何点，而是一个圆斑。所以牛顿环圆心处环纹粗且模糊难以确定环纹干涉级数j故直接应用公式计算曲率半径已不太实际。

顶平式牛顿环装置测透镜曲率半径可求出：对顶式牛顿环装置测透镜曲率半径二、测均匀透光介质折射率
牛顿环仪测均匀透光介质折射率

变形牛顿环装置测均匀透光介质折射率

顶平式牛顿环变形装置和对顶式牛顿环变形装置测均匀透光介质折射率的情况与牛顿环仪相同。设入射光波长为λ。则它们的牛顿环半径可表示为：三、精确检测光学元件表面的质量
牛顿环仪精确检测光学元件表面的质量

当光学元件不平滑时或有杂质时，实验室中观察牛顿环时，有时会发现本该圆形的牛顿环有局部变形的现象，且一般是牛顿环局部内凹。原因何在？下面给出这一实验现象的定性的理论分析。在单色光垂直入射的情况下，牛顿环明、暗纹的干涉条件分别是：其特点是同一厚度d处，光程差相等，形成同一级干涉条纹。，但当光学元件表面不平滑时中间介质厚度将发生微小变化；而当表面有杂质时，由于杂质折射率一般大于空气折射率，引起了附加光程差。两种情况都会使得干涉条纹产生扭曲。设平玻璃板B上某点P处微小邻域不规范（有杂质或不圆滑），其折射率为n，沿光线投射方向线度为a ，则点P 处对应的两反射光光程差为变形牛顿环装置精确检测光学元件表面的质量

在顶平式牛顿环变形装置或对顶式牛顿环变形装置中，在单色光垂直入射的情况下，牛顿环明、暗纹的干涉条件分别是：其特点是同一厚度d处，光程差相等，形成同一级干涉条纹。但当光学元件表面不平滑时中间介质厚度将发生微小变化；而当表面有杂质时，由于杂质折射率一般大于空气折射率，引起了附加光程差。两种情况都会使得干涉条纹产生扭曲。设平凸透镜B上某点P处微小邻域存在问题（有杂质或不圆滑），其折射率为n，沿光线投射方向线度为a，则点P 处对应的两反射光光程差

『捌』 等厚干涉牛顿环实验设计的原理在实验装置中是如何实现的

『玖』 牛顿环实验的思考题。

f'(x）=3x^2+3a
g(x)=3x^2-ax-3+3a
对满足-1≤a≤1的一切的值，都有g(x)<0
即-1≤a≤1时，3x^2-ax-3+3a<0
（3-x)a+3x^2-3<0
1,x=3时，不成立
2，x＜3，（3-x)a+3x^2-3为增函数，a=1时取最大值，最大值为3-x+3x^2-3
3-x+3x^2-3＜0
解得0＜x＜1/3
3，x＞3，（3-x)a+3x^2-3为减函数，a=-1时取最大值，最大值为-3+x+3x^2-3
-3+x+3x^2-3＜0
解得（-1-根号73）/6＜x＜（-1+根号73）/6
又x＞3
故不存在
综上所述
0＜x＜1/3

g(x)=3x^2-ax-3+3a
g(x)‘=6x-a
F(x)=xg'(x)+lnx=6x^2-ax+lnx
对于x=2，xg'(x)+lnx>0必须成立
a＜12+In2/2
y=6x^2-ax抛物线的对称轴为a/12
a/12＜1+In2/24
1+In2/24＜2
所以x≥2时，y=6x^2-ax是增函数，Inx也是增函数
所以F（x)是增函数，x=2时取最小值
所以a＜12+In2/2！