光的等厚干涉-牛頓環(huán)實(shí)驗(yàn)裝置

當(dāng)一束單色光入射到透明薄膜上時(shí)，通過(guò)薄膜上下表面依次反射而產(chǎn)生兩束相干光。如果這兩束反射光相遇時(shí)的光程差僅取決于薄膜厚度，則同一級(jí)干涉條紋對(duì)應(yīng)的薄膜厚度相等，這就是所謂的等厚干涉。

牛頓環(huán)所產(chǎn)生的等厚干涉。

實(shí)驗(yàn)儀器：讀數(shù)顯微鏡，牛頓環(huán)儀，鈉光燈。

實(shí)驗(yàn)原理：

牛頓環(huán)裝置是由一塊曲率半徑較大的平凸玻璃透鏡，以其凸面放在一塊光學(xué)玻璃平板（平晶）上構(gòu)成的，如圖1所示。平凸透鏡的凸面與玻璃平板之間的空氣層厚度從中心到邊緣逐漸增加，若以平行單色光垂直照射到牛頓環(huán)上，則經(jīng)空氣層上、下表面反射的二光束存在光程差，它們?cè)谄酵雇哥R的凸面相遇后，將發(fā)生干涉。從透鏡上看到的干涉花樣是以玻璃接觸點(diǎn)為中心的一系列明暗相間的圓環(huán)（如圖2所示），稱為牛頓環(huán)。由于同一干涉環(huán)上各處的空氣層厚度是相同的，因此它屬于等厚干涉。

實(shí)驗(yàn)步驟：

1：觀察牛頓環(huán)；

（1）調(diào)整牛頓環(huán)儀的三個(gè)調(diào)節(jié)螺絲，在自然光照射下能觀察到牛頓環(huán)的干涉圖樣，并將干涉條紋的中心移到牛頓環(huán)儀的中心附近。調(diào)節(jié)螺絲不能太緊，以免中心暗斑太大，甚至損壞牛頓環(huán)儀。

（2）調(diào)整反光鏡，無(wú)反射光從下透射上來(lái)。

（3）調(diào)整鈉光燈和半反射鏡位置，使讀數(shù)顯微鏡的目鏡中看到均勻明亮的光場(chǎng)。

（4）正確放置牛頓環(huán)儀(切勿讓鏡筒擠壓)。用納光燈垂直照射，經(jīng)45°反射鏡反射到牛頓環(huán)器件上。

（5）調(diào)節(jié)讀數(shù)顯微鏡的目鏡，使十字叉絲清晰、無(wú)視差。

（6）調(diào)節(jié)讀數(shù)顯微鏡的物鏡調(diào)節(jié)螺釘，置鏡筒于低位置，然后，邊觀察邊升高物鏡（物鏡自下而上），直至在目鏡中觀察到清晰的牛頓環(huán)。

2：測(cè)量16環(huán)到20環(huán)，26環(huán)到30環(huán)的直徑。

（1）將目鏡叉絲對(duì)準(zhǔn)中央暗紋，轉(zhuǎn)動(dòng)讀數(shù)鼓輪令十字叉絲向右移動(dòng)，能依次數(shù)出暗紋級(jí)次(中央為零級(jí))直數(shù)到40級(jí)。

（2）反向旋轉(zhuǎn)鼓輪，當(dāng)叉絲對(duì)準(zhǔn)第30級(jí)暗紋時(shí)，記下標(biāo)尺讀數(shù)右30。繼續(xù)旋轉(zhuǎn)鼓輪，分別記下右30至右26，右20至右16共10級(jí)暗紋位置。

（3）繼續(xù)沿同一方向旋轉(zhuǎn)鼓輪，叉絲掃過(guò)中央暗紋，測(cè)量左側(cè)的暗紋位置。數(shù)至第16級(jí)，依次記下左16至左20，左26至左30共10級(jí)暗紋位置。

（4）將牛頓暗環(huán)位置的讀數(shù)填入數(shù)據(jù)記錄表中。

牛頓環(huán)實(shí)驗(yàn)裝置