牛顿环实验制作人：刘兰君河南工程学院大学物理实验示范中心

牛顿环实验制作人：刘兰君河南工程学院 大学物理实验示范中心

实验目的 • 1. 观察牛顿环产生的等厚干涉条纹，加深对等厚干涉现象的认识； • 2．掌握测量平凸透镜曲率半径的方法； • 3．掌握读数显微镜的原理和使用。

实验原理 等厚干涉平行光照射到薄介质上，介质上下表面反射的光会在膜表面处发生干涉。介质厚度相等处的两束反射光有相同的相位差，也就具有相同的干涉光强度，这就是等厚干涉。返回

半波损失 波传播过程中，遇到波疏介质反射，反射点入射波与反射波有相同的相位。波由波密介质反射，反射点入射波与反射波的相位差π，光程差为λ/2，即产生了半波损失。对光波说，来自大折射率介质的反射具有半波损失。返回

牛顿环 牛顿环将一曲率半径相当大的平凸玻璃透镜放在一平面玻璃的上面，则在两者之间形成一个厚度随直径变化的空气隙。空气隙的等厚干涉条纹是一组明暗相间的同心环。该干涉条纹最早被牛顿发现，所以称为牛顿环.

实验公式 在空气厚度为e的地方，上下表面反射的光的光程差为2e+λ/2，其中后一项是“半波损失”。光程差为(2k+1) λ/2处为干涉暗条纹，得到曲率半径计算公式：

平凸透镜 平板玻璃实验仪器平凸透镜平凸透镜与平板玻璃组合成牛顿环实验样品。

读数显微镜 目镜读数标尺上下移动旋钮物镜读数盘水平移动旋钮

钠灯 • 钠光灯是一种气体放电灯。在放电管内充有金属钠和氩气。开启电源的瞬间，氩气放电发出粉红色的光。氩气放电后金属钠被蒸发并放电发出黄色光。 • 钠光在可见光范围内两条谱线的波长分别为589.59nm和589.00nm。这两条谱线很接近，所以可以把它视为单色光源，并取其平均值589.30nm为波长。

实验内容观测牛顿环 • 光源对准目镜筒上的45°平板玻璃，调节平板玻璃方向，使光垂直照在平凸透镜装置上。此时通过目镜可以看到明亮的黄色背景。 • 调节目镜清晰地看到十字叉丝，然后由下向上移动显微镜镜筒（为防止压坏被测物体和物镜，不得由上向下移动！），看清牛顿干涉环。

测量牛顿环直径 转动读数鼓轮, 观察十字准线竖线从中央缓慢向左（或向右）移至18暗环，然后反方向自17暗环向右（或向左）移动，当十字准线竖线与17环外侧相切时，记录读数显微镜上的位置读数然后继续转动鼓轮，依次测出17、16、15、14、13环与7、6、5、4、3级各暗环的位置，记录读数。过了环后继续转动鼓轮，直到十字准线竖线回到牛顿环中心，核对该中心是否是 k = 0。

继续按原方向转动读数鼓轮，越过干涉圆环中心，记录十字准线与右边（或左边）3、4、5、6、7环及13、14、15、16、17环内切时的读数，注意从一侧17环移到另一侧17环的过程中鼓轮不能倒转。然后再反向转动鼓轮，并读出反向移动时各暗环次序，并核对十字准线回到牛顿环中心时是否是0。继续按原方向转动读数鼓轮，越过干涉圆环中心，记录十字准线与右边（或左边）3、4、5、6、7环及13、14、15、16、17环内切时的读数，注意从一侧17环移到另一侧17环的过程中鼓轮不能倒转。然后再反向转动鼓轮，并读出反向移动时各暗环次序，并核对十字准线回到牛顿环中心时是否是0。将暗环位置的读数填入自拟表中。

思考题 有时牛顿环中央是一亮斑，这是由于平凸透镜与平板玻璃没有紧密接触而致。试进行理论分析，并推导此时的曲率半径计算公式。

牛顿环实验 制作人：刘兰君 河南工程学院 大学物理实验示范中心