劈尖干涉

劈尖干涉牛顿环教案

12.5 劈尖干涉牛顿环科目：大学物理学下课型：新授课课时：1课时主要内容：等厚干涉原理劈尖干涉牛顿环教学重点：劈尖干涉相邻条纹的间距；牛顿环的半径公式。教学难点：根据等厚干涉图样的形成原理，理解不同的等厚干涉的条纹分布。教学要求：理解等厚干涉的原理，理解掌劈尖干涉图样条纹的分布特点，掌握劈尖干涉中相邻条纹间距与薄膜厚度的关系；理解牛顿环干涉图样的分布特点，掌握牛顿环半径公式；了解等厚干涉的实际应用。教学方法：讲授法讨论法教学手段：多媒体教学过程：（具体如下）复习提问： 1.两同位相的相干光源，其干涉条纹的明暗条件与光程差的关系？ 2.反射现象中半波损失的条件? 3.薄膜干涉中干涉光的来源?条纹的级数由什么决定？新课导入: 我们已经学习过，光线入射在厚度均匀的薄膜上时，干涉条纹的级数由入射光的入射角决定，相同的入射角产生的干涉条纹的级数相同，因此称之为等倾干涉。提问：当光线入射在厚度不均匀的薄膜上，产生的干涉条纹级数与哪些因素有关？明暗条纹如何分布？这种干涉现象有什么实际意义？讲授新课：一、劈尖干涉（只讨论单色平行光垂直入射情况） 1.装置：夹角很小的两个平面构成一个劈尖，厚度为零的地方称作“棱”。单色平行光垂直照射在劈尖上，得到间距均匀的干涉条纹。

在劈尖表面看到的干涉条纹劈尖内是空气薄膜或折射率为n 的透明介质薄膜 2.光程差：先分析两束光在薄膜中的路程差，再分析半波损失。结论：a.劈尖上与棱平行的点薄膜厚度相同，其反射光的光程差相同。 b.对空气薄膜： 3.干涉明暗条纹的条件（以空气薄膜为例)：结论：厚度相同的地方，光程差相等，条纹级数k 相同，所以称为等厚干涉。 4.各级明暗条纹的位置（即各级明暗条纹对应的薄膜厚度）： 22λ+ =?ne 2 21λ+=?=e n ，???????=+=+=?==+=?暗条纹明条纹,...2,1,02)12(22,...2,122k k e k k e λλλλ???????==-=暗纹明纹）,...2,1,02,......2,1221(k k k k k e λλ

细丝直径的测量铁丝直径知识讲解

细丝直径的测量铁丝直径

细丝直径的测量铁丝直径【实验目的】 (1)通过实验加深对等厚干涉原理及干涉概念的理解 (2)学习用等厚干涉测量铁丝直径的方法 (3)学会读书显微镜的正确使用【仪器用具】钠光灯读数显微镜劈尖装置【实验原理】当两片很平的玻璃叠合在一起，并在其一端垫入细丝时，两玻璃片之间就形成一空气薄层(空气劈)。在单色光束垂直照射下，经劈上、下表面反射后两束反射光是相干的，干涉条纹将是间隔相等且平行于二玻璃交线的明暗交替的条纹相邻两暗纹(或明纹)对应的空气厚度 2dk 2 k 2dk, — k 1 2dki dk j 则细丝直径D为 ta n N为干涉条纹总条纹勿人k |明纹2d /2 2k 1- 暗纹

-------------------------------------------- r --------- D—— 1S-2-------------------------------------------------- L为劈尖的长度用游标卡尺测，S%相邻两暗条纹的间距，用读书显微镜测量(5次测量) ____ 6 589.3 10 mm A为钠光波长，入二已知入射光波长，测出N。和L ,就可计算出细丝(或薄片)的直径D。【实验内容】 (1) 将细丝(或薄片)夹在劈尖两玻璃板的一端，另一端直接接触，形成空气劈尖。然后置于移测显微镜的载物平台上。 (2) 开启钠光灯，调节半反射镜使钠黄光充满整个视场。此时显微镜中的视场由暗变売。调节显微镜目镜焦距及叉丝方位和劈尖放置的方位。调显微镜物镜焦距看清干涉条纹，并使显微镜同移动方向与干涉条纹相垂直。 (3) 用显微镜测读出叉丝越过条暗条纹时的距离I,可得到单位长度的条纹数No。再测出两块玻璃接触处到细丝处的长度L.重复测量五次，根据式 D N丄(/2)计算细丝直径D平均值和不确定度。【数据记录】实验测量数据单位(mm)斥一I，rI ：11

劈尖干涉测量细铜丝直径实验报告

劈尖干涉测量细铜丝直径实验报告软件一班 110604147 王宏静一、实验名称:用劈尖干涉测量细丝的直径二、实验目的: (1)深入了解等厚干涉。 (2)设计用劈尖干涉测量细丝直径的方法。 (3)设计合理的测量方法和数据处理方法，减小实验误差。三、实验仪器: (1)读数显微镜 (2)纳光灯 (3)平玻璃两片 (4)待测细丝四、实验原理: 将两块光学玻璃板叠在一起，在一段插入细丝，则在两玻璃间形成一空气劈尖(如图1 )用单色光垂直照射时和牛顿环一两样，在空气薄膜上下表面反射的两束光发生干涉，其中光程差: 6_2A+A/2 …((? 产生的干涉条纹是一簇与两玻璃板交接线平行且间隔相等的平行条板。如图(2 )显然:6=2d+A/2=(2k+l)‘A/2 k=0,1,2,3,.,…………,? 6=2d+A/2=kA k=1,2,3……… ,?

(图1) 与K纹暗条纹对应的薄膜厚度:d=k*A/2 ………? 显然d=0(棱边)处空气薄膜厚度为d(棱边)处对应k=0是暗条纹，称为零级暗条纹。di=A/2处为一级暗条纹，第k级暗条纹处空气薄膜厚度为:dk=W2……………? 得。两相邻暗条纹对应的劈尖厚度之差为Ad=dk+1_dk=A/2_……………? 若两暗条纹之间的距离为I，则劈尖的夹角e(利用sine=M………?求 (图2) 此式表明:在入、e-定时，l为常数，即条纹是等间距的，而且当A-定时(e越大，I越小，条纹越宽，因此e不宜太大。

设金属细丝至棱边的距离为I(欲求金属细丝的直径D，则可先测L(棱边到金属细丝直径) 和条纹间距L，由?式及sine=D/L求得: D=Lsin e =L*A ，(2+I)……( …((@ 这就是本实验利用劈尖干涉测量金属细丝的直径的公式，如果N很大，实验上往往不是测量两条相邻条纹的间距(而是测量相差N级的两条暗条纹的问题，从而测得的测量结果 D=N*A/2 如果N很大，为了简便，可先测出单位长度内的暗条纹数No和从交纹到金属丝的距离L，那么 N=NoL_ D=NoL‘A/2 五、实验内容与步骤 (1将被测薄片夹在两地平板玻璃的一端，置于读数显微镜底座台面上(调节显微镜，观察劈尖干涉条纹。 (2)由式?可知当波长人已知时，只要读出干涉条纹数K，即可得相应的D。实验时，根据被测物厚薄不同，产生的干涉条纹数值不可，若K较小(K<=100)( 可通过k值总数求D。若k较大(数起来容易出错，可先测出长度L间的干涉条纹x(从而测得单位长度内的干涉条纹数n=x/Lx然后再测出劈尖棱边到薄边的距离L，则k=n*l。薄片厚度为 D=k*A/2=n*I*A/20 A=589.3nm

劈尖干涉测量头发丝直径

劈尖干涉测量头发丝直径摘要：根据等厚干涉原理，利用劈尖干涉，成功测量除了头发丝的直径。关键词：干涉劈尖细丝直径 1. 引言：根据薄膜干涉原理，用两个很平的玻璃板间产生一个很小的角度，就构成一个楔形空气薄膜，用已知波长的单色光入射产生的干涉条纹，可以测量头发丝的直径。 2. 设计方法及设计原则： 2.1 理论依据：当两片很平的玻璃叠合在一起，并在其一端垫入细丝时，两玻璃片之间就形成一空气薄层（空气劈）。在单色光束垂直照射下，经劈上、下表面反射后两束反射光是相干的，干涉条纹将是间隔相等且平行于二玻璃交线的明暗交替的条纹。显然，劈尖薄膜上下两表面反射的两束光发生干涉的光程差为 2(21)k 0,1,222e k λ λ δ=+=+= 时，干涉条纹为暗纹与 k 级暗条纹对应的薄膜厚度为：2k e k λ = 两相邻暗条纹所对应的空气膜厚度差为： 21λ=-+k k e e 如果有两玻璃板交线处到细丝处的劈尖面上共有N 调干涉条纹，则细丝的直径d 为;

)2/(λN D = 由于N 数目很大，实验测量不方便，可先测出单位长度的条纹数l N N i = 0，再测出两玻璃交线处至细丝的距离L ，则 L N N 0= )2/(0λL N D = 已知入射光波长λ，测出0N 和L ,就可计算出细丝（或薄片）的直径D 。 2.2 实验方法：实验仪器：钠光灯读数显微镜劈尖装置 1、将细丝（或薄片）夹在劈尖两玻璃板的一端，另一端直接接触，形成空气劈尖。然后置于移测显微镜的载物平台上。 2、开启钠光灯，调节半反射镜使钠黄光充满整个视场。此时显微镜中的视场由暗变亮。调节显微镜目镜焦距及叉丝方位和劈尖放置的方位。调显微镜物镜焦距看清干涉条纹，并使显微镜同移动方向与干涉条纹相垂直。 3、用显微镜测读出叉丝越过条暗条纹时的距离l,可得到单位长度的条纹数0N 。再测出两块玻璃接触处到细丝处的长度L.重复测量六次，根据式 )2/(0λL N D =计算细丝直径D 平均值和不确定度。 3. 实验结果与分析： 3.1 实验数据与处理：实验测量数据 l =(2.123+2.127+2.121+2.129+2.127+2.125)6 mm =2.125mm S i = (l ?l )2n i=1n ?1 = (2.123?2.125)2+(2.127?2.125)2+(2.121?2.125)2+(2.129?2.125)2+(2.127?2.125)2+(2.125?2.125)26?1 =0.0053mm ?l = S i 2+?仪 2= （0.0053）2+（0.005）2 mm 2=0.007mm 2 l =l ±?l = 2.125±0.007 mm E l =?l l =0.0072.125×100%=0.33%

劈尖干涉法测定金属细丝不同位置直径

劈尖干涉法测定金属细丝不同位置直径系别：计算机科学与技术系专业班级：软件工程1801班姓名：王睿、罗家鑫指导教师：王天会摘要：在劈尖干涉法测定金属细丝直径的实际测量中，同一条金属细丝不同位置的直径通常不尽相等。本文将对劈尖干涉法测定金属细丝直径进行一定的理论分析，并证明金属细丝不同位置的直径存在差异并进行简单的不确定度分析。关键词：金属细丝直径；劈尖干涉法；不同位置；多次测量一、引言等厚干涉又是光的干涉中的重要物理实验。而作为等厚干涉的具体应用——利用劈尖干涉法测定金属细丝直径, 是一项很好的设计性实验。理想状态下金属细丝是均匀的，但在基本测量中，我们发现金属细丝与之不符，即其不同位置之间的直径存在一定的差异。为更加直观地解释和说明这一实验现象，本文对此作出了如下的理论分析。二、理论分析、实验系统、实验数据处理、实验结论（一）实验原理 1．劈尖干涉原理两块表面是严格几何平面的玻璃片，将一端互相叠合，另一端插入细丝，两板间即形成空气劈尖，空气劈尖即两玻璃片之间形成一个一段薄一段厚的楔形空气膜，两玻璃片叠合端的交线称为棱边，空气膜的夹角θ称为劈尖楔角。当平行单色光垂直照射到玻璃片时，可以在劈尖表面观察到明暗相间的干涉条纹（若入射光是复色光，则为彩色条纹，这个现象称为劈尖干涉。）劈尖干涉条纹是由空气膜的上、下表面反射的两列光波叠加干涉而成。当波长为λ的单色光a垂直空气膜表面入射时，由于劈尖楔角θ很小，上、下表面反射的两束相干光叠加干涉而成。当波长为λ的单色光a垂直空气膜表面入射时，由于劈尖楔角θ很小，上、下表面反

第一组中l 的A 类不确定度 ()21 2A --? ?=?-n r x x U 2 101 999908.0129.02--? =- 00062.0=mm 第一组中l 的相对不确定度()()2 B 2 A x U x U U ?+?= 2200062.00005.0+= mm 00079.0=

劈尖干涉法测细直径

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细丝直径的测量摘要：根据等厚干涉原理，利用劈尖干涉，成功测量除了头发丝的直径。发丝的直径，我们对它的估值约为0.06mm，对于这么小的细丝的直径，我们用卡尺或千分尺测量，最小分度顶多也就0.01mm，这样一来，测量的值误差较大，利用劈尖等厚干涉法，根据两相邻干涉暗纹厚度差l/2，l的大小为0.0005893mm。显然测量的结果误差较小。关键词：干涉劈尖细丝直径引言：根据薄膜干涉原理，用两个很平的玻璃板间产生一个很小的角度，就构成一个楔形空气薄膜，用已知波长的单色光入射产生的干涉条纹，可以测量头发丝的直径。 1.实验原理当两片很平的玻璃叠合在一起，并在其一端垫入细丝时，两玻璃片之间就形成一空气薄层（空气劈）。在单色光束垂直照射下，经劈上、下表面反射后两束反射光是相干的，干涉条纹将是间隔相等且平行于二玻璃交线的明暗交替的条纹。

λλk d =+=?2 2明纹 ()21222λ λ+=+=?k d 暗纹相邻两暗纹（或明纹）对应的空气厚度 λ λ k d k =+ 2 2 () 12 21+=+ +k d k λ 21λ = -+k k d d 则细丝直径D 为 2λ N D = N 为干涉条纹总条纹 S L D 2 tan λ αα==≈ 2λ?= S L D L 为劈尖的长度用游标卡尺测 S 为相邻两暗条纹的间距，用读书显微镜测量（5次测量） Λ 为钠光波长，λ = mm 103.5896-? 已知入射光波长λ，测出0N 和L ,就可计算出细丝（或薄片）的直径D 。 2.实验方法：实验仪器：钠光灯读数显微镜劈尖装置

试验报告用劈尖干涉测量细丝的直径

实验报告：用劈尖干涉测量细丝的直径 090404162 通信一班张恺一、实验名称：用劈尖干涉测量细丝的直径二、实验目的：（1）深入了解等厚干涉。（2）设计用劈尖干涉测量细丝直径的方法。（3）设计合理的测量方法和数据处理方法，减小实验误差。三、实验仪器：（1）读数显微镜（2）纳光灯（3）平玻璃两片（4）待测细丝四、实验原理：将两块光学玻璃板叠在一起，在一段插入细丝，则在两玻璃间形成一空气劈尖（如图1）。当用单色光垂直照射时和牛顿环一两样，在空气薄膜上下表面反射的两束光发生干涉，其中光程差: δ=2λ+λ/2 ……………………① 产生的干涉条纹是一簇与两玻璃板交接线平行且间隔相等的平行条板。如图（2）。显然:δ=2d+λ/2=(2k+1)*λ/2 k=0,1,2,3,……………② δ=2d+λ/2=kλ k=1,2,3,………………③ （图1）与K纹暗条纹对应的薄膜厚度:d=k*λ /2 ……………………④ 显然d=0（棱边）处空气薄膜厚度为d(棱边) 处对应k=0是暗条纹，称为零级暗条纹。d 1 =λ /2处为一级暗条纹，第k级暗条纹处空气薄膜厚度为:d k =kλ/2 ……………⑤ 两相邻暗条纹对应的劈尖厚度之差为△d=d k+1 -dk=λ/2………………⑥ 若两暗条纹之间的距离为l，则劈尖的夹角θ，利用sinθ=λ/l……… ⑦求得。（图2）此式表明：在λ、θ一定时，l为常数，即条纹是等间距的，而且当λ一定时，θ越大，l越小，条纹越宽，因此θ不宜太大。设金属细丝至棱边的距离为l，欲求金属细丝的直径D，则可先测L（棱边到金属细丝直径）和条纹间距L，由⑦式及sinθ=D/L求得： D=Lsinθ=L*λ/(2*l)……………………………………⑧ 这就是本实验利用劈尖干涉测量金属细丝的直径的公式，如果N很大，实验上往往不是测量两条相邻条纹的间距，而是测量相差N级的两条暗条纹的问题，从而测得的测量结果 D=N*λ/2 如果N很大，为了简便，可先测出单位长度内的暗条纹数N 和从交纹到金属丝的距离L，那么 N=N 0L………………………D=N L*λ/2 五、实验内容与步骤

利用劈尖干涉检测部件平整度的研究

用劈尖干涉检测部件平整度的研究李江（曲靖师范学院物理与电子工程学院云南曲靖655011）摘要: 根据劈尖干涉原理，在显微镜下观察干涉图样，可以简单的判断某些部件的平整度．若使一块平滑玻璃板和待测部件间形成一个很小的角度，就构成一个楔形空气薄膜，用已知波长的单色光入射后就会产生干涉条纹。如果条纹向靠近劈尖的顶角侧弯曲时，说明部件该处是下凹的；若条纹向远离劈尖的顶角侧弯曲时，说明部件在该处是凸起的。这种判断方法简单，易于操作，是工业上常用的一种判断部件平整度的方法。关键词: 劈尖干涉；楔形空气薄膜；干涉条纹

目录第一章引言 (3) 第二章实验原理 (4) 第三章实验步骤 (6) 第四章实验误差分析 (6) 第五章实验总结 (7)

第一章引言劈尖干涉实质上是等厚干涉，为了简单判断某些金属部件的平整度，将其作为劈尖的下底面得出干涉图样，观察干涉图样的凹凸性就可简单的判定部件的平整度。前人在基于等厚干涉原理的基础上，通过劈尖干涉可测出某些透明液体的折射率和薄片的厚度，使折射率在光学领域充满色彩，后人也采用了不同的方法测量了这个光学量，并且测量方法也越来越精确。本实验是通过劈尖干涉得到干涉图样，间接地检测部件平整度，通过分析光程差，易得当平面平整时，厚度是均匀变化的，则在显微镜得到的干涉条纹为平滑的直线。当显微镜中的图像有一下凹，条纹是等厚的点的轨迹，下凹就是厚度增加，于是这里的厚度等于比此处远离劈棱处的地方的厚度，远离劈棱的地方的轨迹偏到这里来；当显微镜中的图像有一凸起，条纹也是等厚的点的轨迹，凸起就是厚度减少，于是这里的厚度等于比此处靠近劈棱处的地方的厚度，靠近劈棱的地方的轨迹偏到这里来。总体情况就是：当有一下凹，则条纹向靠近劈棱方向偏；若有一凸起，则条纹向远离劈棱的方向偏。从而利用劈尖干涉原理得出干涉图样，对某些部件的平整度进行简单的检测。

实验报告：牛顿环与劈尖干涉

实验八牛顿环与劈尖干涉实验时间：实验人：实验概述【实验目的及要求】 1．掌握用牛顿环测定透镜曲率半径的方法； 2．掌握用劈尖干涉测定细丝直径(或薄片厚度)的方法； 3．通过实验加深对等厚干涉原理的理解．【仪器及用具】钠灯、移测显微镜、玻璃片(连支架)、牛顿环仪、光学平玻璃板(两块)和细丝(或薄片)等．【实验原理】牛顿环仪是由待测平凸透镜L和磨光的平玻璃板P叠合安装在金属框架F中构成的(图1)．框架边上有三个螺旋H，用以调节L和P之间的接触，以改变干涉环纹的形状和位置．调节H时，不可旋得过紧，以免接触压力过大引起透镜弹性形变，甚至损坏透镜．当一曲率半径很大的平凸透镜的凸面与一平玻璃板相接触时，在透镜的凸面与平玻璃板之间形成一空气薄膜．薄膜中心处的厚度为零，愈向边缘愈厚，离接触点等距离的地方，空气膜的厚度相同，如图2所示，若以波长为λ的单色平行光投射到这种装置上，则由空气膜上下表面反射的光波将在空气膜附近互相干涉，两束光的光程差将随空气膜厚度的变化而变化，空气膜厚度相同处反射的两束光具有相同的光程差，形成的干涉条纹为膜的等厚各点的轨迹，这种干涉是一种等厚干涉。

在反射方向观察时，将看到一组以接触点为中心的亮暗相间的圆环形干涉条纹，而且中心是一暗斑[图3(a)]；如果在透射方向观察，则看到的干涉环纹与反射光的干涉环纹的光强分布恰成互补，中心是亮斑，原来的亮环处变为暗环，暗环处变为亮环[图3(b) ]，这种干涉现象最早为牛顿所发现，故称为牛顿环。在图2中，R 为透镜的曲率半径，形成的第m 级干涉暗条纹的半径为r m ，第m ’级干涉暗条纹的半径为r m ’。不难证明： λmR r m = （1） ()2 12λ ?-= 'R m m （2）以上两式表明，当A 已知时，只要测出第m 级暗环(或亮环)的半径，即可算出透镜的曲率半径R ；相反，当R 已知时，即可算出．但是，由于两接触面之间难免附着尘埃以及在接触时难免发生弹性形变，因而接触处不可能是一个几何点，而是一个圆斑，所以近圆心处环纹粗且模糊，以致难以确切判定环纹的干涉级数，即于涉环纹的级数和序数不一定一致．因而利用式（1）或式（2）来测量R 实际上也就成为不可能，为了避免这一困难并减少误差，必须测量距中心较远的、比较清晰的两个环纹韵半径，例如测出第m 1个和第m 2个暗环(或亮环)的半径(这里m 1 、 m 2

劈尖干涉法测细丝直径(参考模板)

相邻两暗纹（或明纹）对应的空气厚度则细丝直径D为为干涉条纹总条纹 L为劈尖的长度用游标卡尺测 S为相邻两暗条纹的间距，用读书显微镜测量（5次测量） Λ为钠光波长，λ N和L,就可计算出细丝（或薄片）的直径D。已知入射光波长λ，测出 2.实验方法：实验仪器：钠光灯读数显微镜劈尖装置

1、将细丝（或薄片）夹在劈尖两玻璃板的一端，另一端直接接触，形成空气劈尖。然后置于移测显微镜的载物平台上。 2、开启钠光灯，调节半反射镜使钠黄光充满整个视场。此时显微镜中的视场由暗变亮。调节显微镜目镜焦距及叉丝方位和劈尖放置的方位。调显微镜物镜焦距看清干涉条纹，并使显微镜同移动方向与干涉条纹相垂直。 3、用显微镜测读出叉丝越过条暗条纹时的距离l,可得到单位长度的条纹数0N 。再测出两块玻璃接触处到细丝处的长度L.重复测量五次，根据式)2/(0λL N D =计算细丝直径D 平均值和不确定度。 3 实验数据处理：实验测量数据单位（mm ） 5 j i S S - S1 10.505 S6 11.330 0.165 S2 10.674 S7 11.509 0.167 S3 10.837 S8 11.682 0.169 S4 11.006 S9 11.842 0.167 S5 11.176 S10 12.018 0.168

劈尖干涉

劈尖干涉根据薄膜干涉的道理，可以测定平面的平直度．若使两个很平的玻璃板间有一个很小的角度，就构成一个楔形空气薄膜，用已知波长的单色光入射产生的干涉条纹，条纹向劈尖的顶角侧弯曲时说明工件该处是一个凹；条纹远离顶角弯曲时，工件该处有一个凸起。实验原理:将两块玻璃板ｎ1和ｎ2叠起来,在一端垫一细丝(或纸片), 两板之间形成一层空气膜,形成空气劈尖.图 a.形成与劈尖棱角平行,明暗相间的等厚条纹.观察劈尖干涉的实验装置如图1所示，从点光源S发出的光经透镜L 变成平行光，在经过半透半反玻璃片M射向空气劈尖，自劈尖上下两表面反射后形成相干光，径路显微镜T,就能在劈尖上表面观察到明暗相间均匀分布的干涉条纹。如图2. 设两玻璃板之间的夹角为q,玻璃的折射率为n1,空气的折射率为1.由于Q角很小，在实验中，单色平行光几乎垂直地射向劈面，所以劈尖上下两表面的反射光线与入射光线近乎重合。设在P点出，劈尖对应的厚度e。因为n1>1,所以劈尖表面有半波损失.因此上下两表面反射光的光程差为: δ=2ne+λ/2 反射光是相干光,相干叠加明暗纹的条件是: 每一明条纹或暗条纹都与一定的Ｋ值对应，也就是与劈尖的厚度ｅ相对应．在两玻璃片相接触处，劈尖的厚度ｅ＝０，由于半波损失的存在，所以在棱边处为暗条纹。任何相邻明条纹或暗条纹所对应的厚度差为：ｅ＝λ／２ｎ我们分析实验采用空气劈尖，n=1。若相邻两条明条纹或暗条纹之间的距离为L,则可知：Lsinθ=λ/2n

因为角度很小，所以L=λ/2nθ, 所以为使实验条纹凹凸明显，使θ小，L就越大，即干涉条纹越疏。当平面平整时，厚度均匀变化，条纹为直线。当显微镜中的图像有一凹，条纹是等厚的点的轨迹，凹就是厚度增加，于是这里的厚度等于比此处远离劈棱处（厚度为0的地方）的地方的厚度，远离劈棱的地方的轨迹偏到这里来，总体情况就是：条纹向劈棱方向偏。若有一凸，向远离劈棱的方向偏。实验步骤:将两块玻璃板叠在一起，在一侧一细丝，将一束单色光垂直照射到上玻璃板，在光学显微镜内观察干涉条纹。用图甲所示的空气劈尖检查工件表面的平整度，出现如图乙、丙所示的条纹。用干涉法检查平面，如图甲所示，两板之间形成一层空气膜，用单色光从上向下照射，入射光从空气膜的上下表面反射出两列光波，形成干涉条纹。如果被检测平面是光滑的，得到的干涉图样必是等距的。如果某处凹下去，则对应明纹（或暗纹）提前出现，如图乙所示；如果某处凸起来，则对应条纹延后出现，如图丙所示。（注：“提前”与“延后”不是指在时间上，而是指由左向右的位置顺序上。）条纹向劈尖的顶角侧弯曲时说明工件该处是一个凹；条纹远离顶角弯曲时，工件该处有一个凸起。实验误差分析：两玻璃板之间的角度要控制好，如若过大，将无法观察到实验现象，若过小，条纹将分辨不出来。其次，要注意劈尖的质量。本实验必须小心实验误差，否则将观察不到实验现象。实验总结：在实验中，越来越注重实验的准确性，有些实验仪器必须保持一定的平整度，精确实验结果，在生活中，工厂生产的产品也注重产品的质量，提升产品的光洁度，运用劈尖干涉原理对产品的检测是一种很好的方法。

利用光的干涉原理测量发丝直径

利用光的干涉原理测量发丝直径 XXX （XXXX 大学 XXXX 学院 XXXX 班）摘要:利用等厚干涉可以测量微小角度、很微小长度、微小直径及检测一些光学元件的球面度、平整度、光洁度等。本实验就是利用空气劈尖测量头发丝的直径。关键词:等厚干涉;测量;头发丝;直径中图分类号：O436.1 0 引言干涉和衍射是光的波动性的具体表现。利用等厚干涉，由同一光源发出的光，分别经过其装置所形成的空气薄膜上、下表面反射后，在上表面相遇产生的干涉。等厚干涉是光的干涉中的重要物理实验。本实验利用劈尖干涉法测定细丝直径是等厚干涉的具体应用。光的干涉是两束光（频率相同、振动方向相同、相位差恒定）相互叠加时所产生的光强按空间周期性重新分布的一种光学现象。光的等厚干涉是采用分振幅法产生的干涉，劈尖即是利用光的等厚干涉测量微小长度。 1 实验原理：将两块光学平板玻璃叠放在一起，在一端插入头发丝，则在两玻璃板间形成了空气劈尖，如图1所示：当一平行单色光垂直入射时，将会产生干涉现象，产生的干涉条纹是一系列的平行的、间隔相同的、明暗相间的条纹，如图2所示: 设入射光波长为λ，两束光的光程差为 2 2λ+=?e ,形成暗条纹的条件为图1 劈尖图2 干涉条纹

???=+=+=?,3,2,1,0,2)12(22k k e λ λ 当k=0时，对应?=0处为暗纹，第k 级暗纹处空气薄膜厚度为 ???==?,3,2,1,0,2k k λ 设从薄片左边至劈尖棱边的距离为L ，L 与左端之内的暗纹数为N ，可得薄片的厚度为 2d λ N = 设每相邻两条暗纹间长度为l ?，每△N 条暗纹测长度为L i ，△N ’=40 则 N')/L (/d 4 n 1i i 4i ?-=∑==+L L ) 2 实验仪器：实验仪器名称仪器的量程仪器的精度其他参数读数显微镜 50mm 0.01mm 钠光灯 λ=589.3nm 劈尖头发丝刻度尺 200mm 1.0mm 3 实验步骤： 1制作劈尖，将细丝夹在距劈尖一端的3-5mm 处，将此端夹紧，将细丝拉直与劈尖边缘平行，再将劈尖另一端适度夹紧。 2连通电源，打开钠光灯 3调节读数显微镜：（1）把劈尖置于载物台，物镜正下方，用压片压住；旋松手轮把显微镜放于适中位置（当置物镜最下位置时不与劈尖相碰）。（2）调节半反镜使之呈45度角，使读数显微镜的目镜中看到均匀明亮的黄色光场。（3）调节读数显微镜的目镜直到清楚地看到叉丝，且分别与X,Y 轴大致平行，然后将目镜固定紧。调节显微镜的镜筒使其下降（注意：应从显微镜外面看，而不是从目镜中看）。靠

牛顿环和劈尖干――实验报告

XX环和劈尖干涉【实验目的】 1?学习用牛顿环测量透镜的曲率半径和劈尖的厚度。 2?熟练使用读数XX。【实验仪器】移测显微镜，钠光灯，牛顿环仪和劈尖装置。【实验原理】 22dm dn测量透镜曲率半径的公式为： R 4（m n）【实验内容】一、用xx环测量透镜的曲率半径 1.调节牛顿环仪，使牛顿环的中心处于牛顿环仪的中心。（为什么？） 2?将牛顿环仪置于显微镜平台上，调节半反射镜使钠黄光充满整个视场。此时显微镜中的视场由暗变亮。（一定能调出条纹吗？） 3?调节显微镜，直至看清十字叉丝和清晰的干涉条纹。（注意：调节显微镜物镜镜筒时，只能由下向上调节。为什么？） 4?观察条纹的分布特征。察看各级条纹的粗细是否一致，条纹间隔是否一样，并做出解释。观察牛顿环中心是亮斑还是暗斑，若为亮斑，如何解释？ 5?测量暗环的直径。转动移测显微镜读数鼓轮，同时在目镜中观察，使十字刻线由牛顿环中央缓慢向一侧移动然后退回第30环，自30环开始单方向移动十字刻线，每移动一环即记下相应的读数直到第25环，然后再从同侧第15环开始记数直

到第10环；穿过中心暗斑，从另一侧第10环开始依次记数到第15 环，然后从第25环记数直至第30环。并将所测数据记入数据表格中。（为什么测量暗环的直径，而不是测量亮环的直径？） 6?观察透射光束形成的xx环。 7.观察xx产生的xx环（选做）二、利用劈尖测量薄片厚度（表格自拟）利用xx环测透镜的曲率半径环的级数环的位置环的直径环的级数环的位置m3029 1428 1327 10左右dm15n左右环的直径直径平方差透镜曲率半径dn22dm dnR 【思考与讨论】 1、用移测显微镜测量牛顿环直径时，若测量的不是干涉环直径，而是干涉环的同一直线上的弦长，对实验是否有影响？为什么？ 2、透射光能否形成牛顿环？它和反射光形成的牛顿环有什么区别？

细丝直径的测量

细丝直径的测量摘要：本次实验为细丝直径的测量，由于细丝利用普通的测量工具很难准确测量，误差很大，所以此次实验是利用等厚干涉原理，即由同一光源发出的平行单色光垂直入射分别经过空气劈尖所形成的空气薄膜上下表面反射后，在上表面相遇时产生的一组与棱边平行的，明暗相间，间隔相同的干涉条纹，由此来测量细丝的直径，使数据更加准确，本次试验就是利用干涉原理制作劈尖测量发丝的直径。关键词：干涉原理空气劈尖直径光程差引言：本次实验是利用空气劈尖根据光的干涉原理测量发丝的直径，干涉和衍射是光的波动性的具体变现，利用光的等厚干涉由同一光源发出的平行光，分别经过劈尖间所形成的空气薄膜上下表面反射后产生干涉现象，形成明暗相间的条纹，使用显微镜观察明暗条纹间的距离，由此来计算发丝的直径实验原理：当两片很平的玻璃叠合在一起，并在其一端垫入细丝时，两片玻璃片之间就形成了一层空气薄膜，叫做空气劈尖。在同一光源发出的单色平行光垂直照射下，经劈尖上下表面反射后将会产生干涉现象，在显微镜观察可发现明暗相间的干涉条纹，如图所示

实验内容与步骤：实验仪器：读数显微镜 45度反射镜 2片光学玻璃钠光灯发丝1 将发丝夹在2片光学玻璃的一端，另一端直接接触，形成空气劈尖。将劈尖放在读数显微镜的载物台上。 2 打开钠光灯，调节45度反射镜，使光线平行垂直射入充满视野，此时显微镜的视野由暗变亮。 3 调节显微镜物镜的焦距使视野内明暗相间的条纹清晰，调节显微镜目镜焦距以及叉丝的位置是否对齐和劈尖放置的位置， 4 找出一段最清晰的条纹用读数显微镜读出两条明条纹或暗条纹之间的距离，同一方向转动测微鼓轮测量出5组明或暗条纹的间距。 5 使用游标卡尺测量出劈尖内细丝到较远一端的距离L 6 根据公式和测量的数据计算出细丝的直径和不确定度

等厚干涉实—牛顿环和劈尖干涉

等厚干涉实验—牛顿环和劈尖干涉要观察到光的干涉图象，如何获得相干光就成了重要的问题，利用普通光源获得相干光的方法是把由光源上同一点发的光设法分成两部分，然后再使这两部分叠如起来。由于这两部分光的相应部分实际上都来自同一发光原子的同一次发光，所以它们将满足相干条件而成为相干光。获得相干光方法有两种。一种叫分波阵面法，另一种叫分振幅法。 1．实验目的（1）通过对等厚干涉图象观察和测量，加深对光的波动性的认识。（2）掌握读数显微镜的基本调节和测量操作。（3）掌握用牛顿环法测量透镜的曲率半径和用劈尖干涉法测量玻璃丝微小直径的实验方法（4）学习用图解法和逐差法处理数据。 2．实验仪器读数显微镜，牛顿环，钠光灯 3．实验原理我们所讨论的等厚干涉就属于分振幅干涉现象。分振幅干涉就是利用透明薄膜上下表面对入射光的反射、折射，将入射能量(也可说振幅)分成若干部分，然后相遇而产生干涉。分振幅干涉分两类称等厚干涉，一类称等倾干涉。用一束单色平行光照射透明薄膜，薄膜上表面反射光与下表面反射光来自于同一入射光，满足相干条件。当入射光入射角不变，薄膜厚度不同发生变化，那么不同厚度处可满足不同的干涉明暗条件，出现干涉明暗条纹，相同厚度处一定满足同样的干涉条件，因此同一干涉条纹下对应同样的薄膜厚度。这种干涉称为等厚干涉，相应干涉条纹称为等厚干涉条纹。等厚干涉现象在光学加工中有着广泛应用，牛顿环和劈尖干涉就属于等厚干涉。下面分别讨论其原理及应用：（1）用牛顿环法测定透镜球面的曲率半径牛顿环装置是由一块曲率半径较大的平凸玻璃透镜和一块光学平玻璃片(又称“平晶”)相接触而组成的。相互接触的透镜凸面与平玻璃片平面之间的空气间隙，构成一个空气薄膜间隙，空气膜的厚度从中心接触点到边缘逐渐增加。如图9-1（a ）所示。 R e r (a ) (b) 图9-1 牛顿环装置和干涉图样

牛顿环和劈尖干涉

牛顿环和劈尖干涉【实验目的】 1. 学习用牛顿环测量透镜的曲率半径和劈尖的厚度。 2. 熟练使用读数显微镜。【实验仪器】移测显微镜，钠光灯，牛顿环仪和劈尖装置。【实验原理】测量透镜曲率半径的公式为： 22 4() m n d d R m nλ - = - 【实验内容】一、用牛顿环测量透镜的曲率半径 1．调节牛顿环仪，使牛顿环的中心处于牛顿环仪的中心。（为什么？） 2. 将牛顿环仪置于显微镜平台上，调节半反射镜使钠黄光充满整个视场。此时显微镜中的视场由暗变亮。（一定能调出条纹吗？） 3. 调节显微镜，直至看清十字叉丝和清晰的干涉条纹。（注意：调节显微镜物镜镜筒时，只能由下向上调节。为什么？） 4. 观察条纹的分布特征。察看各级条纹的粗细是否一致，条纹间隔是否一样，并做出解释。观察牛顿环中心是亮斑还是暗斑，若为亮斑，如何解释？ 5. 测量暗环的直径。转动移测显微镜读数鼓轮，同时在目镜中观察，使十字刻线由牛顿环中央缓慢向一侧移动然后退回第30环，自30环开始单方向移动十字刻线，每移动一环即记下相应的读数直到第25环，然后再从同侧第15环开始记数直到第10环；穿过中心暗斑，从另一侧第10环开始依次记数到第15环，然后从第25环记数直至第30环。并将所测数据记入数据表格中。（为什么测量暗环的直径，而不是测量亮环的直径？） 6. 观察透射光束形成的牛顿环。 7. 观察白光产生的牛顿环（选做）二、利用劈尖测量薄片厚度（表格自拟）

利用牛顿环测透镜的曲率半径【思考与讨论】 1、用移测显微镜测量牛顿环直径时，若测量的不是干涉环直径，而是干涉环的同一直线上的弦长，对实验是否有影响？为什么？ 2、透射光能否形成牛顿环？它和反射光形成的牛顿环有什么区别？

大学物理设计实验-测量金属丝直径

吉林大学珠海学院课程设计报告设计题目测量金属丝的直径学生姓名学号03150109 学生姓名学号03150111 所属院系电子信息系专业电子信息科学与技术班级电子一班指导教师王天会设计地点实验楼437 2016年12月12日

一、实验目的 1、学习读数显微镜的使用方法 2、观察劈尖干涉现象及其特点 3、用劈尖干涉法测量金属丝直径二、劈尖测量金属丝直径的原理如图1-1所示，G 1、G 2为两片叠放在一起的平板玻璃，起一端的棱边相接触，另一端被一直径为D 的细丝隔开，故在G 1的下边卖女和G 2的上表面之间形成一层空气薄层，叫做空气劈尖。图中M 为倾斜45°角放置的半透明半反射平面镜，L 为透镜，T 为显微镜。单色光源S 发出的光经透镜L 后成为平行光，经M 反射后垂直射入劈尖（入射角i=0）。自空气劈尖上、下两面反射的光相互干涉，从显微镜T 中可观察到明暗交替、均匀分布的干涉条纹，如图 1-2所示。图中相邻两暗纹（或明纹）的中心间距b 叫做劈尖干涉的条纹宽度。在图1-3中，D 为细丝直径，L 为玻璃片长度，θ为两玻璃片间的夹角。由于θ实际很小（为清晰期间被，图中θ被夸大），所以在劈尖的上表面处反射的光线都可看作垂直与劈尖表面，他们在劈尖表面处。相遇并相干叠加。由于劈尖层空气的折射率n 比比玻璃的折射率n 1小，所以光在劈尖下表面反射时因有相位跃变而产生附加光程差λ/2。 1-2

这样，由 kλ, k=1,2,…（加强） Δr=2n2d+λ/2= (2k+1),λ/2, k=0,1,2,…（减弱）可得劈尖上下表面反射的两相干光的总光程差为 Δ=2nd+λ/2 式中d为劈尖上下表面间的距离。劈尖反射光干涉条纹极大（明纹）的条件为 2nd+λ/2=kλ,k=1,2,3,…(1-1) 产生干涉条纹极小（暗纹）的条件为 2nd+λ/2=（2k+1）λ/2, k=0,1,2,…(1-2) 从师1-1和1-2可以看出，凡劈尖内厚度d相同的地方均满足相同的干涉条件。因此，劈尖的干涉条纹是一系列平行于劈尖棱边的明暗相间的直条纹（图1-2）。这种现象叫做等厚干涉。在两玻璃片相接处（劈尖厚度d=0），Δ=λ/2，故在棱边处应为暗条纹。这和实际观察结果一致。根据以上，设第k级明纹处劈尖厚度为d k，第k+1级明纹处的劈尖厚度为d k+1，由式1-1得到 d k+1-d k=λ/(2n)=λn/2 (1-3) 式中λn（=λ/n）为光在折射率为n的介质中的波长。由式（1-3）可见，相邻两明纹处劈尖的厚度差为光在劈尖介质中波长的1/2；同理，相邻两暗条纹处劈尖的厚度差也为光在该介质中波长的1/2；而相邻的明、暗纹处劈尖的厚度差可有1-1和1-2得出，为光在劈尖介质中波长的1/4。一般劈尖的夹角θ很小，若相邻两明（或暗）纹间的距离为b，则有 θ≈D/L,θ≈（λn/2）/b 得D=(λn/2b)L=(λ/2nb)L (1-4) 所以，若已知劈尖长度L、光在真空中的波长λ和劈尖介质的折射率n，并测出相邻暗纹（或明纹）间的距离b，就可以从1-4 计算出细丝直经D。三、实验仪器 1、钠光灯 2、劈尖 3、读数显微镜 4、游标卡尺等四、实验内容及步骤 1、调节劈尖装置

等厚干涉——劈尖牛顿环实验参考答案

一、选择题 1. 在等厚干涉实验中，设牛顿环的空气薄层厚度为e，则当2e A：为入射光波长的整数倍时产生暗条纹，为入射光半波长的奇数倍时产生明条纹 B：为入射光波长的整数倍时产生暗条纹，为入射光波长的奇数倍时产生明条纹 C：为入射光波长的整数倍时产生明条纹，为入射光半波长的奇数倍时产生暗条纹 D：为入射光波长的整数倍时产生明条纹，为入射光波长的奇数倍时产生暗条纹请选择:Ａ２．两束光在空间相遇产生干涉的条件是 A：频率相等B：振动方向相同C：相位差恒定，且满足一定条件D：abc都是请选择:Ｄ３．牛顿环实验中，读数显微镜的视场中亮度不均匀，其原因是 A：显微镜的物镜有问题B：反光玻璃片放反了C：入射单色光方向不正D：显微镜的目镜有问题请选择:Ｃ４．牛顿环是一种 A：不等间距的衍射条纹B：等倾干涉条纹C：等间距的干涉条纹D：等厚干涉条纹请选择：Ｄ５．牛顿环实验中，单向测量的目的是为了消除 A：视差B：读数显微镜测微鼓轮的仪器误差C：测微螺距间隙引起的回程误差D：ABC都不是请选择:Ｃ６．劈尖干涉实验中，若测得20个劈尖干涉条纹间隔L1，劈尖条纹的总长为L，则其包含的干涉暗条纹总数为 A：20L/L1 B：20L1/L C：L/(20L1) D：L1/(20L) 请选择:Ａ７．牛顿环实验中有如下步骤：①调节读数显微镜的反光片和纳光灯的位置，使其视场明亮均匀②调节目镜使叉丝像清晰③将牛顿环放于载物台，由下向上调节镜筒，得到清晰的干涉条纹④调节牛顿环的位置和叉丝方向，使牛顿环中某环在纵向叉丝沿主尺方向移动时始终于横向叉丝相切⑤测量。则正确的实验顺序是 A：a b c d e B：b c a d e C：a b d c e D：d a c b e 请选择：Ａ８．在牛顿环实验中，读数显微镜的调节要求是 A：叉丝清晰B：显微镜内视场均匀明亮C：图象清晰D：abc都是请选择:Ｄ

干涉法测微小量-实验报告

干涉法测微小量创建人：系统管理员总分：100 实验目的学习掌握利用光的干涉原理检验光学元件表面集合特征的方法，用劈尖的等厚干涉测量细丝直径的方法，同时加深对光的波动性的认识。实验仪器低频信号发生器、示波器、超声声速测定仪、频率计等实验原理 1、用牛顿环测平凸透镜的曲率半径图1.牛顿环干涉条纹的形成当曲率很大的平凸透镜的凸面放在一平面玻璃上时，会产生一组以O为中心的明暗相接的同心圆环，称为牛顿环。

如图，1、2两束光的光成差2 2λ δ+ =?，式中λ为入射光的波长，δ是空气层厚度，空气折射率1n ≈。如果第m 个暗环处空气厚度为m δ，则有故得到：2 m m λ δ? = 2、劈尖的等厚干涉测细丝直径图2.劈尖干涉条纹的形成两片叠在一起的玻璃片，在它们的一端口夹一直径待测的细丝，于是两片玻璃之间便形成一空气劈尖。当用单色光垂直照射时，会产生干涉现象。因为光程差相等的地方是平行两玻璃片交线的直线，所以等厚干涉条纹是一组明暗相间的、平行于交线的直线。设入射光波长为

实验内容 1、测平凸透镜的曲率半径（1）观察牛顿环 1）将牛顿环仪按图3所示放置在读数显微镜镜筒和入射光调节木架的玻璃片的下方，木架上的透镜要正对着钠光灯窗口，调节玻璃片角度，使通过显微镜目镜观察时视场最亮。图3.观测牛顿环实验装置图 2）调节目镜，看清目镜视场内的十字叉丝后，使显微镜筒下降到接近玻璃片，然后缓慢上升，直到观察到干涉条纹，再微调玻璃片角度及显微镜，使条纹更清楚。（2）测牛顿环直径 1）使显微镜的十字叉丝交点与牛顿环中心重合，并使水平方向的叉丝与标尺平行（与显微镜筒移动方向平行）。 2）转动显微镜测微鼓轮，使显微镜沿一个方向移动，同时数出十字叉丝竖丝移过的暗环数，直到竖丝与第35环相切为止。 3）反向转动鼓轮，当竖丝与第35环相切时，记录读书显微镜上的位置读数，然后继续转动鼓轮，使竖丝依次与第25、20、15、10、5环相切，顺次记下读数d 25,d 20,d 15,d 10,d 5。 4）继续转动鼓轮，越过干涉圆环中心，记下竖丝依次与另一边的5、10、15、20、25、30环相切时的读数' 30' 25' 20' 15' 10' 5,,,,,d d d d d d 。 5) 重复测量两次，实验共测得三组数据。