等厚干涉的的研究.pptVIP

实验内容 测量平凸透镜曲率半径 测量钠光波长 测量透明液体折射率 对数据进行计算可得R=0.864m 相对误差E=4% 测量纳光波长数据记录 最后得 相对误差 劈尖干涉测量透明液体折射率 由测得的数据计算可得 相对误差 结论 本论文介绍了等厚干涉--牛顿环法和劈尖法在实际测量中的应用方法，并在实验室中分别作了实验。从实验结果来看，本次论文所作实验误差较小，分别准确测出了平凸透镜的曲率半径、相对误差；钠光波长、相对误差及水的折射率、相对误差。与理论值基本一致。另外还探讨了测量过程遇到的各种问题及解决方案。 谢 谢 0.191 0.196 0.178 0.206 0.191 0.188 0.188 0.169 0.187 0.188 35.809 35.618 35.422 35.244 35.038 34.847 34.659 34.471 34.302 34.115 空气条纹宽度（mm） 0.153 0.144 0.137 0.134 0.142 0.139 0.134 0.148 0.126 0.140 17.779 17.626 17.482 17.345 17.211 17.069 16.930 16.796 16.648 16.522 水条纹宽度（mm） 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 次数 报告人：张建荣 指导教师：裴娟 等厚干涉简介 在物理学中，干涉是指满足一定条件的两列相干光波相遇叠加，在叠加区域某些点的光振动始终加强，某些点的光振动始终减弱，即在干涉区域内振动强度有稳定的空间分布。第一个干涉现象，即薄膜产生的彩色，是由玻意耳（R.Boyle，1627—1691）和胡克（R.Hooke，1635—1703）各自独立发现。 等厚干涉是光在特定的条件下产生的一种干涉现象，它在生产生活实践中有很大的应用，例如测量光波波长、精确地测量微小物体的长度、厚度以及角度、检测工件表面的光洁度和平整度及机械零件的内应力分布等多种应用。 等厚干涉原理 根据干涉条件，当光程差为波长的整数倍时相互加强，出现亮纹；为半波长的奇数倍时互相减弱，出现暗纹。 等厚干涉的形成 K=1、2、3…（亮纹）K=0、1、2…（暗纹） 牛顿环 牛顿环又称“牛顿圈”，是光的一种干涉图样，是牛顿在1675年首先观察到的。 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。这个实验成为光的波动说的有力证据之一。并且在19世纪初，英国科学家托马斯·杨用光的波动说完满地解释了牛顿环实验。 牛顿环的应用 利用牛顿环测量光反射位相差 用钠光测量平凸透镜曲率半径 测量钠光波长 光的干涉测定脉冲激光溅射产物的角分布 利用牛顿环测量光反射位相差 将一个特制的小透镜分别放置在被测量块和平晶上，在小透镜的下表面和量块或平晶上表面之间形成等厚干涉的同心圆环，即牛顿环。分析牛顿环的图象可以测量反射相移和位相差。使用该方法研制的测量装置对量块和平晶表面的光反射位相差进行了测量试验，其测量结果的标准不确定度小于5nm。 牛顿环位相测量装置光学原理图 用钠光测量平凸透镜曲率半径 把一个曲率很大的平凸透镜的曲面放置在光滑的平面玻璃上，二者之间，除了接触点，将构成一层缓慢变厚的空气隙。若以单色光自正上方垂直入射在凸透镜上，则由空气隙上界面和下界面所反射的两束光线，将在曲面处产生干涉。由于空气隙厚度相等的地方是以点为圆心，以r为半径的圆环，所以，整个等厚干涉条纹是一组以点为中心的明暗相间的同心环，这种干涉图像叫做牛顿环。 牛顿环干涉图样 所以暗环的半径可写为 透镜的曲率半径的计算可写成： 因环心的位置不易确定，故取暗环的直径D替换，得： 测量钠光波长 具体原理与测量曲率半径相同，将式子 稍加变形可得 劈尖干涉 两块平面玻璃一端接触，另一端被厚度为d的薄片垫起（也可以是直径为d的金属丝等），于是两平面玻璃之间就形成一个空气劈尖。当平行单色光垂直入射到玻璃板上，自空气劈尖上界面反射的光与下界面反射的光之间存在着光程差，两光在劈尖的上界面相遇时，就会产生干涉，劈尖厚度相等之处，形成同级的干涉条纹。从接触端起始，劈尖的厚度沿着长度方向正比的增大,所以，呈现了一种等间隔的明暗相间的平行直条纹。 劈尖干涉示意图 劈尖干涉的应用 利用劈尖测量透明液体折射率 劈尖干涉测量物体表面平整度 劈尖干涉测量微小夹角 利用劈尖测量透明液体折射率 当光近乎垂直的照射到折射率为n，且劈角 很小的透明劈尖上时，在整个视场内光线的入射角可视为不变的常数，则反射光在相遇点的相位差只决定于产生该反射的薄膜厚度。薄膜上厚度相同的地方