光的等厚干涉实验原理

实验原理 1.等厚干涉 当光源照到一块由透明介质做的薄膜上时，光在薄膜的上表面被分割成反射和折射两束光（分振幅），折射光在薄膜的下表面反射后，又经上表面折射，最后回到原来的媒质中，在这里与反射光交迭，发生相干。只要光源发出的光束足够宽，相干光束的交迭区可以从薄膜表面一直延伸到无穷远。薄膜厚度相同处产生同一级的干涉条纹，厚度不同处产生不同级的干涉条纹。这种干涉称为等厚干涉。如图 1 图 1 2. 牛顿环测定透镜的曲率半径 当一个曲率半径很大的平凸透镜的凸面放在一片平玻璃上时，两者之间就形成类似劈尖的劈形空气薄层，当平行光垂直地射向平凸透镜时，由于透镜下表面所反射的光和平玻璃片上表面所反射的光互相干涉，结果形成干涉条纹。如果光束是单色光，我们将观察到明暗相间的同心环形条纹；如是白色光，将观察到彩色条纹。这种同心的环形干涉条纹称为牛顿环。 本实验用牛顿环来测定透镜的曲率半径。如图2 。设在干涉条纹半径ｒ处空气厚度为ｅ,那么，在空气层下表面Ｂ处所反射的光线比在Ａ处所反射的光线多经过一段距离２ｅ。此外，由于两者反射情况不同：Ｂ处是从光疏媒质（空气）射向光密媒质（玻璃）时在界面上的反射，Ａ处则从光密媒质射向光疏媒质时被反射，因Ｂ处产生半波损失，所以光程差还要增加半个波长，即： δ=2ｅ＋λ/2 （１） 根据干涉条件，当光程差为波长整数倍时互相加强，为半波长奇数倍时互相抵消，因此：  22/122/22/2暗环明环keke 从上图中可知： r2=R2-(R-e)2=2Re-e2 因Ｒ远大于ｅ，故ｅ2远小于２Ｒｅ，ｅ2可忽略不计，于是： ｅ＝ｒ2／2Ｒ （３） 上 式 说 明 ｅ 与 ｒ 的 平 方 成 正 比 ， 所 以 离 开 中 心 愈 远 ， 光 程 差 增 加 愈 快 ， 所 看到 的 圆 环 也 变 得 愈 来 愈 密 。 把 上 面 （ ３ ） 式 代 入 （ ２ ） 式 可 求 得 明 环 和 暗 环 的 半 径 ：  42/1222kRRkrr 如 果 已 知 入 射 光 的 波 长 λ ， 测 出 第 ｋ 级 暗 环 的 半 径 ｒ ， 由 上 式 即 可 求 出透 镜 的 曲 率 半 径 Ｒ 。 但 在 实 际 测 量 中 ， 牛 顿 环 中 心 不 是 一 个 理 想 的 暗 点 ， 而 是 一 个 不 太...