牛顿环实验的分析与扩展研究

通过对牛顿环等厚干涉原理的介绍,分析了牛顿环干涉图样中一些特殊图样的形成,同时,为了扩展牛顿环实验的应用,提出了利用牛顿环装置测量透明介质折射率的扩展实验.     

牛顿环实验的研究和思考

牛顿环测量透镜的曲率半径是大学物理实验中一个基础光学实验,该实验用牛顿环产生的等厚干涉条纹来测量透镜的曲率半径,这种测量方法适用于测量很大的曲率半径。本文阐述了牛顿环干涉原理,解释了牛顿环实验图样并就牛顿环实验中的几个需要注意的问题,做一些简要的论述。     

等厚干涉实验数据的计算机检测与处理

牛顿环上产生的干涉现象,是属于典型的等厚干涉的应用例子,利用计算机编程实现检测和处理等厚干涉实验数据,不仅方便、快捷,而且提高了实验的准确性.     

基于牛顿环-曲率半径计算的CCD数字图像测量软件设计及应用

根据CCD数字图像处理技术,利用Delphi6设计出一种实用的数字图像测量软件,将此测量软件应用在等厚干涉-牛顿环实验中,通过CCD成像可以获取清晰的等厚干涉条纹—牛顿环图像,将此测量软件经过长度定标后,可以方便快捷的测量出第n级(或第m级)干涉条纹的直径D(或半径r),通过计算机测量计算的牛顿环曲率半径R误差远小于传统测量方法。     

对牛顿环实验的改进

引言在大学光学实验中,牛顿环实验是一个十分重要的实验,是光波干涉现象中分振幅等厚干涉的一个典型例证。学生实验的目的主要在于观察等厚干涉现象,并学习如何用干涉现象来研究和检查介质的表面状况。一、传统装置牛顿环在传统的学生实验中用的装置如图一(a)和(b)。     

CCD在牛顿环-光的干涉实验中的应用

用读数显微镜直接观察和测量牛顿环形成的干涉条纹,人眼易于疲劳。应用CCD、显示器等设备替代传统的牛顿环实验的观测系统,既能提高实验的效果,又利于实验演示,在大学物理实验教中具有一定的实用价值。文中提出了CCD在实验中应用的具体方案,并对系统的各个部分进行了详细的分析。     

用牛顿环测透镜曲率半径的另一种方法

牛顿环实验是一个比较经典的利用分振幅法获得相干光束的大学物理实验,是大学物理实验中的一个基础光学实验。本文运用波动光学的相关知识进行理论计算,通过分析牛顿环的等厚干涉产生装置,利用构造的两个直角三角形,推导出凸透镜曲率半径的计算公式,推导过程有利于学生对等厚干涉实验原理的理解,同时,在物理实验教学中也有一定的借鉴价值。     

利用等厚干涉方法测定液体折射率

根据光的等厚干涉原理，利用不同的实验装置(牛顿环仪装置和劈尖装置)，分别研究了不同薄膜介质下的等厚干涉现象；在此基础上，研究了不同介质下的等厚干涉条纹分布，进一步得出液体(酒精和水)折射率的测量方法.     

等厚干涉与等倾干涉之比较

对牛顿环等厚干涉和薄膜等倾干涉条纹形成原理,干涉条纹的半径、间距、干涉级次等进行比较和分析,揭示两种相似条纹的本质区别。     

牛顿环环数差选择对测量的影响

本文根据干涉原理．全面讨论分析等厚干涉－牛顿环测透镜的曲率半径环数差的选择对测量结果的影响．     

红外报警系统在牛顿环实验中的应用

针对等厚干涉-牛顿环实验,在读数显微镜中安装了红外反射式光耦报警系统,使实验者在寻找牛顿环的过程中一旦视觉感官被完全占用,报警器即发出"嘀、嘀"报警声从听觉感官上对操作者做出相应警示,从而避免了因违规操作而损坏仪器,也使其在读数显微镜的目镜视场中更容易找到牛顿环条纹,便于进行数据测量及计算.文章通过检测反射式红外报警装置的有效报警距离和灵敏度,将其很好地应用在读数显微镜上,具有广泛的实用价值.     

牛顿环干涉实验的改进及调节技巧

在光学实验平台上做牛顿环的干涉实验时,得到理想的干涉图样的关键是要求各光学元件共轴等高,当光轴严格垂直于牛顿环仪、与光轴成45°的平玻璃片的反射率和透射率均达到50%时(用迈克耳孙干涉仪中的背面镀有银膜的分光板代替平玻璃片,可以达到反射率和透射率各为50%这一要求),干涉图样的实验效果最好.在干涉图样的调节过程中,可以先调读数显微镜和牛顿环仪共轴等高,再调光轴垂直于牛顿环仪,然后再插入分光板(或者先粗调读数显微镜、分光板和牛顿环仪共轴等高,再调光轴垂直于牛顿环仪),最后调节光轴和分光板成45°,这样就可快速得到理想的干涉图样.     

论牛顿环干涉法测定液体折射率

普通物理实验中,牛顿环干涉实验只考虑在凸透镜与平面玻璃之间形成空气薄膜下的干涉现象。而该文讨论牛顿环所形成的是一般透明介质下的干涉现象,改进牛顿环实验,使之有更大的适用性,并提出一种测量液体折射率的新方法。     

牛顿环实验的研究与拓展

牛顿环是研究等厚干涉现象的典型实验。本文探讨了牛顿环实验的原理,并对牛顿环实验做了拓展;进行了测量液体折射率的实验,并测定了水的折射率。     

钠双线对干涉牛顿环的影响

本文根据干涉原理,讨论钠光源（钠双线）对等厚干涉-牛顿环产生的影响,由于干涉条纹的间隔与光波波长有关,因而波长仅差5,893×10－4μm的钠双线所产生的两组牛顿环叠加使干涉条纹的可见度下降.     

牛顿环透镜倒置和正置测干涉条纹半径的比较

在牛顿环干涉现象测透镜曲率半径实验中,分别对牛顿环透镜倒置和正置时,产生干涉的几何光路分析得到：在理论上,牛顿环透镜倒置时,比透镜正置时所测k级干涉条纹半径更准确。并且利用MATLAB软件辅助计算得到：牛顿环透镜倒置和正置时,所测k级干涉条纹半径相差微小。所以,实际实验中,牛顿环透镜既可正置也可倒置。     

一种测量透镜曲率半径的新方法

分析讨论了牛顿环干涉条纹的附加程差问题，推导出了利用干涉条纹数字化方法计算牛顿环附加程差的公式，提出一种测量透镜曲率半径新方法，克服了传统方法在干涉条纹发生变形时不能保证△（ｒ＾２）恒为常量的困难，并给出了实验结果。     

应用Maple仿真模拟光学干涉实验

Maple作为一种计算机代数系统,具有其它计算软件所不具备的显著优点.基于光波的叠加原理,利用Maple软件实现了双缝、牛顿环和迈克尔逊等典型光学干涉实验的计算机仿真,绘制了干涉图样和光强分布曲线,并分析了各种实验参数对干涉图样的影响,与实际实验结果一致.这为数字化仿真现代光学实验提供了一种好的手段.     

光学干涉、衍射模拟软件设计

利用Monte-Carlo方法编写了劈尖和牛顿环的干涉以及单缝和光栅的衍射现象的计算机实现程序。可以调整参数,观察各种实验结果。特别是可以观察到劈尖用来检验带有凹痕的平面时出现弯曲的干涉条纹现象,以及做牛顿环实验当平凸透镜离开平面玻璃时干涉条纹变化情况。     

牛顿环的拓展实验研究

牛顿环实验是研究等厚干涉现象，在测量和光学加工技术上有重要应用。实验教学中可以考虑扩展到如检验光学元件的球面度和材料表面的平整度光洁度，精确测量微小长度和厚度，测量液体折射率以及演示光的偏振性的研究。同时，在半导体技术中可测量硅片上氧化层的厚度等。实验推广到上述几方面，既帮助学生深刻理解基本理论，又扩大了牛顿环的教学与技术应用范围。