牛顿环实验传统装置缺陷

㈠ 牛顿环法测曲率半径的实验报告

一、实验名称：
用牛顿环测量透镜的曲率半径
二、实验目的：
1、观察光的等厚干涉现象，了解干涉条纹特点。
2、利用干涉原理测透镜曲率半径。
3、学习用逐差法处理实验数据的方法。
三、实验仪器：
牛顿环装置（其中透镜的曲率未知）、钠光灯（波长为589.3nm）、读数显微镜（附有反射镜）。
四、实验原理：
将一块曲率半径R较大的平凸透镜的凸面放在一个光学平板玻璃上，使平凸透镜的球面AOB与平面玻璃CD面相切于O点，组成牛顿环装置，如图所示，则在平凸透镜球面与平板玻璃之间形成一个以接触点O为中心向四周逐渐增厚的空气劈尖。当单色平行光束近乎垂直地向AB面入射时，一部分光束在AOB面上反射，一部分继续前进，到COD面上反射。这两束反射光在AOB面相遇，互相干涉，形成明暗条纹。由于AOB面是球面，与O点等距的各点对O点是对称的，因而上述明暗条纹排成如图所示的明暗相间的圆环图样，在中心有一暗点（实际观察是一个圆斑），这些环纹称为牛顿环。
五、实验步骤
1、调整测量装置
（1）用眼睛在牛顿环装置上方观察，若环中心不是黑斑或黑斑偏离中部太远，可以轻轻对牛顿环框架螺钉进行调节（切勿用力过大，以免损坏透镜）。
（2）启动钠光灯，让读数显微镜上的45°反射片对着钠光灯，然后调节反射片的倾斜度（实验用的显微镜已装在物镜头上），使显微镜视场中亮度最大。
（3）将显微镜对准牛顿环装置正表面调焦，找到清晰的牛顿环，注意调焦时使物镜接近牛顿环装置（不要相碰），缓慢扭动调节手轮，使显微镜自下而上缓慢地上升，直到看清楚干涉条纹为止。
（4）轻轻地移动牛顿环装置的位置，使条纹中心大致对准叉丝，且当测微手轮转动移动叉丝时，叉丝与圆环相切。如叉丝倾斜可调节显微镜的目镜筒。调节后，在实验过程中不能再动牛顿环装置。
2、观察干涉条纹的分布特征:
注意观察当环心暗纹和叉丝左右移动时条纹间隔的变化，并注意条纹级数的计算。
3、测量牛顿环的直径:
从环心（暗斑）开始，转动测微手轮。一边转动，一边数出暗纹的级数。例如，数到第m+2环后，反方向转动测微手轮，使十字叉丝交点对准第m条暗纹的中间，从显微镜的主尺和测微手轮上的游标刻度记下读数。

㈡ 等厚干涉牛顿环的误差分析.

系统误差：平凸透镜与平面玻璃接触点有灰尘，引起附加光程差。再就是测量误差。

等厚干涉是由平行光入射到厚度变化均匀、折射率均匀的薄膜上、下表面而形成的干涉条纹．薄膜厚度相同的地方形成同条干涉条纹，故称等厚干涉．（牛顿环和楔形平板干涉都属等厚干涉．）

当一个曲率半径很大的平凸透镜的凸面放在一片平玻璃上时，两者之间就形成类似劈尖的劈形空气薄层，当一束平行光ab入射到厚度不均匀的透明介质薄膜上，在薄膜的表面上会产生干涉现象。

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。

(2)牛顿环实验传统装置缺陷扩展阅读：

利用牛顿环测一个球面镜的曲率半径设单色平行光的波长为γ，第k级暗条纹对应的薄膜厚度为dk，考虑到下界面反射时有半波损失γ/2，当光线垂直入射时总光程差由薄膜干涉公式求得。

当我们用显微镜从反射面来观察时，便可清楚地看到中心是一暗圆斑，而周围是许多明暗相间、间隔逐渐减小的同心环。

当我们从透射面观察时，干涉环纹与反射光的干涉环纹的光强恰好互补，中心是亮斑，原来的亮环变暗环，暗环变亮环。

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。

㈢ 牛顿环实验思考题

1，牛顿环是等厚干涉，2nhcosα λ/2=mλ。所以当α入射角是一定的时候，对于相同厚度h,干涉级是一样的，还是同心圆环。
2，没看明白。啥意思？在透镜下表面？
3，边缘往下按，厚度减小，对应干涉级减小，牛顿环是中心干涉级小，所以是条纹向外移动。中心亮暗不变，应为对于h等于0，始终有m=1/2（半波损）使得中心始终是暗纹。

㈣ 牛顿环中心处的环为什么有时不圆

主要是灰尘引起,干涉现象极为精细,哪怕再小的灰尘都会产生影响,牛顿环装置中央理论上是一个接触点,实际上由于压力的存在是一个接触面,因此中心附近的光程差都是半个波长,会看到一块暗斑,接触面的边界存在灰尘的时候就改变了光程差（不再是半个波长）,这样原本该暗的地方变成了亮的或不太暗,以至于暗斑的边界看起来不是个圆.
此外平凸透镜下表面本身稍有缺陷,也会造成条纹不圆.正因干涉现象的灵敏度极高,干涉现象可以用于检查表面的光洁度,测量微小长度等等.

㈤ 光的干涉实验关于牛顿环的若干问题

牛顿环
又称“牛顿圈”。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。在加工光学元件时，广泛采用牛顿环的原理来检查平面或曲面的面型准确度。在牛顿环的示意图上，B为底下的平面玻璃，A为平凸透镜，其与平面玻璃的接触点为O，在O点的四周则是平面玻璃与凸透镜所夹的空气气隙。当平行单色光垂直入射于凸透镜的平表面时。在空气气隙的上下两表面所引起的反射光线形成相干光。光线在气隙上下表面反射（一是在光疏媒质面上反射，一是在光密媒质面上反射）。
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上，用单色光照射透镜与玻璃板，就可以观察到一些明暗相同的同心圆环．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．平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。
具体的, 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。”
因此，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。事实一，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·杨才用光的波动说完满地解释了牛顿环实验。

㈥ 什么叫回程差试验中应如何避免关于牛顿环实验的

回程差是由于测微螺杆的螺纹间距，传动时存在空隙，从而造成主动装置运动了，而被动装置并没有产生运动，在实验中体现为读数发生了改变，而实际上装置并没有移动。
避免的方法很简单，就是不倒转测微螺杆。

㈦ 牛顿环试验

1.等倾指的是每一条入射光线和入射面的夹角都相等。
等厚指的是相同厚度薄膜产生的干涉条文。

2.透视的话，中心原本是暗斑现在变成亮斑。暗斑是由于中心反射时，一条光线发生了半波损失（跃变半个周期的相位），现在变成投射，也就没了半波损失，所以暗斑变成亮斑。

㈧ 牛顿环实验的一些问题~~

能
没有不同
物理书上都有的！

㈨ 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。