实验名称： 等厚干涉—牛 顿 环 和 劈 尖
姓 名 学 号 班 级
教 室 第一实验楼614
桌 号
日期 2 0 年 月 日 时 段
一、实验目的
1. 观察等厚干涉现象，了解其特点。
2. 学习用等厚干涉测量物理量的两种方法。 3. 学习使用显微镜测量微小长度。
二、实验仪器及器件
牛顿环装置，平板光学玻璃片，读数显微镜，钠光灯，待测细丝（请自带计算器）。
三、实验原理
1. 等厚干涉 （简述原理、特点和应用）
2. 牛顿环产生原理
石家庄铁道大学物理实验中心 第 1 页 共 5 页
3. 曲率半径测量
(1) 推导曲率半径计算公式
(2) 实际测量公式（P240，6.36.7式）的考虑和导出
牛顿环装置
4. 劈尖干涉：
如图，当用单色光垂直入射时，空气劈尖上下表面反射的两束光将发生干涉，从而形成干涉条纹，条纹为平行于两玻片交界棱边的直线。
根据光的干涉原理，得细丝的直径（或薄片的厚度）D
D ＝k
λ
2
=n
L λl 2
其中：l 为n 条条纹的间距；
L 为从玻片交界处到细丝处距离。
石家庄铁道大学物理实验中心 第 2 页 共 5 页
四、实验内容
1. 用牛顿环测凸透镜的曲率半径。 实验装置如图所示，其中，M 为读数显微镜镜头，P 为显微镜上的小反射镜，L 为牛顿环装置。
（1）借助室内灯光，用肉眼直接观察牛顿环，调节牛顿环装置上的三个螺丝钮，使牛顿环圆心位于透镜中心。调节时，螺丝旋钮松紧要适合，即要保持稳定，又勿过紧使透镜变形。
（2）将显微镜镜筒调到读数标尺中央，并使入射光方向与显微镜移动方向一致。放入牛顿环装置，移动显微镜整体方位和P 的角度，使视场尽可能明亮。
（3）调节显微镜目镜，使十字叉丝清晰。显微镜调焦，看到清楚的牛顿环并使叉丝与环纹间无视差（注意：调焦时，镜筒应由下向上调以免碰伤物镜或被测物）。移动牛顿环装置使叉丝对准牛顿环中心。
（4）定性观察待测圆环是否均在显微镜读数范围之内并且清晰。
（5）定量测量：由于环中心有变形，应选择10级以上的条纹进行测量。如取m-n=25，则分别测出第50级到第41级，第25级到第16级各级的直径，然后用逐差法处理数据，求出曲率半径R 。并给出完整的实验结果。测量时应注意避免螺旋空程引入的误差，这要求在整个测量过程中，显微镜筒只能朝一个方向移动，不许来回移动。特别在测量第50级条纹时，应使叉丝先越过50级条纹然后返回第50级开始读数并依次沿同一方向测完全部数据。
2. 用劈尖测细丝直径
（1）用两块平行板夹细铜丝或头发丝等被测物制成劈尖，劈尖放在载物台上，调焦得到清晰的条纹且无视差。调整劈尖位置，使干涉条纹与棱边平行。转动劈尖使条纹与显微镜移动方向垂直。
（2）测量n ＝30个条纹的间距l 和L ，计算出D 值。并给出完整的实验结果。
五、实验记录及数据处理
1. 牛顿环实验数据处理（见下页附表1）
石家庄铁道大学物理实验中心 第 3 页 共 5 页
实验数据表格1 2. 劈尖实验数据处理
实验数据表格2
石家庄铁道大学物理实验中心 第 4 页 共 5 页
五、注意事项
1. 钠光灯在工作时不要随便移动，以免震坏灯丝。关灯后，应等待10分钟后才能再次启动。 2. 测量时，应尽量使叉丝对准条纹中心时读数
3. 劈尖实验中，当薄片较厚时，在靠近薄片处干涉条纹可能很模糊甚至消失，因此应选择靠近棱边附近的清晰条纹测量。
六、课后作业题
1. 实验中，除讨论的两表面反射光外，其它表面所反射的光之间能否产生干涉？为什么？
2. 在牛顿环中，如果透镜球面有微小的凹凸，则该处空气薄膜厚度和干涉条纹如何畸变？
（可画图说明）
3. 在劈尖中，如果透镜球面有微小的凹凸，则该处空气薄膜厚度和干涉条纹如何畸变？
（可画图说明）
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实验名称： 等厚干涉—牛 顿 环 和 劈 尖
姓 名 学 号 班 级
教 室 第一实验楼614
桌 号
日期 2 0 年 月 日 时 段
一、实验目的
1. 观察等厚干涉现象，了解其特点。
2. 学习用等厚干涉测量物理量的两种方法。 3. 学习使用显微镜测量微小长度。
二、实验仪器及器件
牛顿环装置，平板光学玻璃片，读数显微镜，钠光灯，待测细丝（请自带计算器）。
三、实验原理
1. 等厚干涉 （简述原理、特点和应用）
2. 牛顿环产生原理
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3. 曲率半径测量
(1) 推导曲率半径计算公式
(2) 实际测量公式（P240，6.36.7式）的考虑和导出
牛顿环装置
4. 劈尖干涉：
如图，当用单色光垂直入射时，空气劈尖上下表面反射的两束光将发生干涉，从而形成干涉条纹，条纹为平行于两玻片交界棱边的直线。
根据光的干涉原理，得细丝的直径（或薄片的厚度）D
D ＝k
λ
2
=n
L λl 2
其中：l 为n 条条纹的间距；
L 为从玻片交界处到细丝处距离。
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四、实验内容
1. 用牛顿环测凸透镜的曲率半径。 实验装置如图所示，其中，M 为读数显微镜镜头，P 为显微镜上的小反射镜，L 为牛顿环装置。
（1）借助室内灯光，用肉眼直接观察牛顿环，调节牛顿环装置上的三个螺丝钮，使牛顿环圆心位于透镜中心。调节时，螺丝旋钮松紧要适合，即要保持稳定，又勿过紧使透镜变形。
（2）将显微镜镜筒调到读数标尺中央，并使入射光方向与显微镜移动方向一致。放入牛顿环装置，移动显微镜整体方位和P 的角度，使视场尽可能明亮。
（3）调节显微镜目镜，使十字叉丝清晰。显微镜调焦，看到清楚的牛顿环并使叉丝与环纹间无视差（注意：调焦时，镜筒应由下向上调以免碰伤物镜或被测物）。移动牛顿环装置使叉丝对准牛顿环中心。
（4）定性观察待测圆环是否均在显微镜读数范围之内并且清晰。
（5）定量测量：由于环中心有变形，应选择10级以上的条纹进行测量。如取m-n=25，则分别测出第50级到第41级，第25级到第16级各级的直径，然后用逐差法处理数据，求出曲率半径R 。并给出完整的实验结果。测量时应注意避免螺旋空程引入的误差，这要求在整个测量过程中，显微镜筒只能朝一个方向移动，不许来回移动。特别在测量第50级条纹时，应使叉丝先越过50级条纹然后返回第50级开始读数并依次沿同一方向测完全部数据。
2. 用劈尖测细丝直径
（1）用两块平行板夹细铜丝或头发丝等被测物制成劈尖，劈尖放在载物台上，调焦得到清晰的条纹且无视差。调整劈尖位置，使干涉条纹与棱边平行。转动劈尖使条纹与显微镜移动方向垂直。
（2）测量n ＝30个条纹的间距l 和L ，计算出D 值。并给出完整的实验结果。
五、实验记录及数据处理
1. 牛顿环实验数据处理（见下页附表1）
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实验数据表格1 2. 劈尖实验数据处理
实验数据表格2
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五、注意事项
1. 钠光灯在工作时不要随便移动，以免震坏灯丝。关灯后，应等待10分钟后才能再次启动。 2. 测量时，应尽量使叉丝对准条纹中心时读数
3. 劈尖实验中，当薄片较厚时，在靠近薄片处干涉条纹可能很模糊甚至消失，因此应选择靠近棱边附近的清晰条纹测量。
六、课后作业题
1. 实验中，除讨论的两表面反射光外，其它表面所反射的光之间能否产生干涉？为什么？
2. 在牛顿环中，如果透镜球面有微小的凹凸，则该处空气薄膜厚度和干涉条纹如何畸变？
（可画图说明）
3. 在劈尖中，如果透镜球面有微小的凹凸，则该处空气薄膜厚度和干涉条纹如何畸变？
（可画图说明）
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