苏州大学物理实验教学中心
2 dm
2 dn
利用逐差法计算R, m-n=5
光学实验
【思考题】
牛顿环
1、测量牛顿环干涉各环的直径时，若叉丝不通过 圆环的中心，因而测量的是弦长而非直径，这对 实验结果有无影响？为什么？ 2、如果被测透镜是平凹透镜，能否应用本实验方法 测定其凹面的曲率半径？试说明理由并推导相应的 计算公式。
1. 读数显微镜
读数标尺
上下移动旋钮
物镜
读数盘
水平移动旋钮
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光学实验
【实验仪器】
2. 钠灯
牛顿环
钠光灯是一种气体放电灯。在放电管内充有金 属钠和氩气。开启电源的瞬间，氩气放电发出粉红 色的光。氩气放电后金属钠被蒸发并放电发出黄色 光。 钠光在可见光范围内两条谱线的波长分别为 589.59nm 和 589.00nm 。这两条谱线很接近，所以可 以把它视为单色光源，并取其平均值 589.30nm 为波 长。
光学实验
【实验原理】
等厚干涉
牛顿环
ห้องสมุดไป่ตู้
平行光照射到薄介质上，介质上下表面 反射的光会在膜表面处发生干涉。介质厚度 相等处的两束反射光有相同的相位差，也就 具有相同的干涉光强度，这就是等厚干涉。
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光学实验
【实验原理】
半波损失
牛顿环
波传播过程中，遇到波疏介质反射， 反射点入射波与反射波有相同的相位。波 由波密介质反射，反射点入射波与反射波 的相位差π，光程差为λ/2，即产生了半 波损失。 对光波说，来自大折射率介质的反射 具有半波损失。
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光学实验
【实验仪器】
3.牛顿环仪
牛顿环
平凸透镜与平板玻璃组合成牛顿环实验样品。 平凸透镜
平板玻璃
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光学实验
【实验仪器】
4、实验器材及环境条件
牛顿环
根据所使用的仪器材料或仪器卡中摘录仪器设 备清单。 记录实验室内的温度、相对湿度和大气压强。
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光学实验
【数据记录及处理】
次数 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 d=d2-d1 d1 (mm) d2 (mm) (mm)
2 dm d n2 (mm2)
牛顿环
R(m)
R
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光学实验
【数据记录及处理】
曲率半径计算
牛顿环
R
4(m n)
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光学实验
【实验原理】
牛顿环
将一曲率半径相当大 的平凸玻璃透镜放在一平 面玻璃的上面，则在两者 之间形成一个厚度随直径 变化的空气隙。
空气隙的等厚干涉条 纹是一组明暗相间的同心 环。该干涉条纹最早被牛 顿发现，所以称为牛顿环
牛顿环
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光学实验
【实验原理】
光学实验
牛顿环
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光学实验
目 录
实验目的
实验原理
仪器和用具 实验内容 数据记录与处理 注意事项
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光学实验
【实验目的】
牛顿环
1、掌握用牛顿环测定透镜曲率半径的方法；
2、通过实验加深对等厚干涉原理的理解。
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光学实验
【实验仪器】
目镜
牛顿环
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光学实验
【实验内容】
牛顿环
测量牛顿环直径，计算平凸透镜曲率半径R。
横向改变显微镜筒位置，使叉丝由第12环 外向移动直至显微镜叉丝与第12环外切，读 取d12，继续朝同一方向移动叉丝至第3环读 取d3 ；仍按原方向移动叉丝（为防止产生空 程差），越过中央暗环，使叉丝由第3环内向 移动直至显微镜叉丝与第3环内切读取d‘3，按 同样方法读数至d'12 。
在空气厚度为 h 的地方， 上下表面反射的光的光程差 为 2h+λ/2 ， 其 中 后 一 项 是 “半波损失”。 光程差为 (2k+1) λ/2 处为 干涉暗条纹，得到曲率半径 计算公式：
牛顿环
C
R
r A B O e h
R
( m n)
2 rm
2 rn

4(m n)
2 Dm
2 Dn