光地等厚干涉实验报告.pdf

大连理工大学 大 学 物 理 实 验 报 告 院（系） 材料学院 专业 材料物理 班级 0705 成 绩 姓 名 学号 实验台号 实验时间 2008 年 11 月 04 日，第 11 周，星期 二 第 5-6 节 教师签字 实验名称 光的等厚干涉 教师评语 实验目的与要求： 1. 观察牛顿环现象及其特点， 加深对等厚干涉现象的认识和理解。 2. 学习用等厚干涉法测量平凸透镜曲率半径和薄膜厚度。 3. 掌握读数显微镜的使用方法。 实验原理和内容： 1. 牛顿环 牛顿环器件由一块曲率半径很大的平凸透镜叠放在一块光学平板玻璃上构成， 结构如图所示。 当平行单色光垂直照射到牛顿环器件上时， 由于平凸透镜和玻璃之间存在一层从中心向外厚度 递增的空气膜， 经空气膜和玻璃之间的上下界面反射的两束光存在光程差， 它们在平凸透镜 的凸面（底面）相遇后将发生干涉， 干涉图样是以接触点为中心的一组明暗相间、内疏外密的 同心圆， 称为牛顿环（如图所示。 由牛顿最早发现） 。 由于同一干涉圆环各处的空气薄膜厚 度相等， 故称为等厚干涉。 牛顿环实验装置的光路图如下图所示： - 1 - 设射入单色光的波长为 λ， 在距接触点 r k 处将产生第 k 级牛顿环， 此处对应的空气膜厚度为 dk ， 则空气膜上下两界面依次反射的两束光线的光程差为 k 2ndk 2 式中， n 为空气的折射率（一般取 1）， λ/2 是光从光疏介质（空气）射到光密介质（玻璃）的交界 面上反射时产生的半波损失。 根据干涉条件， 当光程差为波长的整数倍时干涉相长， 反之为半波长奇数倍时干涉相消， 故 薄膜上下界面上的两束反射光的光程差存在两种情况： 2k K=1,2,3, …., 明环 k 2d k 2 2 (2k 1) 2 K=0,1,2, …., 暗环 由 上 页 图 可 得 干 涉 环 半 径 rk ， 膜 的 厚 度 dk 与 平 凸 透 镜 的 曲 率 半 径 R 之 间 的 关 系 2 2 2 2 R ( R d ) r 。 由于 dk 远小于 R ， 故可以将其平方项忽略而得到 2Rd r 。 结合以上 k k