光的干涉实验，在光学发展中，证实了光的波动性，由同一光源出发的光，入射到不平行透明物质界面上时，介质上下表面反射的光，在空间相遇就会形成等厚干涉条纹，牛顿环干涉现象是一种典型的等厚干涉。在实际生产和研究中，人们不但利用牛顿环干涉来进行精密测长，而且可以利用牛顿环干涉条纹的疏密和是否规则均匀来检查光学元件、精密机械表面加工光面的光洁度、平整度，以及半导体器件上镀膜厚度的测量等。
【实验目的】
1.观察和研究等厚干涉现象及其特点，加深对光的波动性的认识。
2.利用牛顿环测量平凸镜的曲率半径和利用劈尖测量薄片的厚度。
3.掌握读数显微镜的调节和使用，学习用差数平均法处理数据。
【实验仪器】
读数显微镜、钠光灯、牛顿环、劈尖
【实验原理】
等厚干涉属于份振幅法产生的干涉现象，干涉条纹定域于薄膜表面；
当波长为λ的单色光垂直入射到厚度为e的空气薄膜表面时，在薄膜上下两个表面反射的光线1和光线2的光程差为：
Δ=2e+λ/2
其中λ/2是考虑到入射光在下表面反射有半波损失而在上表面反射没有半波损失。根据干涉条件：
Δ=2e+λ/2=kλ k=1,2,3...........为亮条纹
Δ=2e+λ/2=（2k+1）λ/2 k=0,1,3...........为暗条纹
由上式可知，光程差取决于产生反射光的薄膜的厚度，同一干涉条纹对应着相同的空气膜的厚度，故称为等厚干涉。
1.牛顿环
将一曲率半径很大的平凸透镜的凸面置于一光学平板玻璃上，在凸透镜的凸面与平玻璃板之间将形成空气薄膜，离接触点等距离的地方厚度相同，等厚度的空气膜将形成以接触点为中的圆轨迹。当一束波长为λ的单色平行光自上而下垂直入射到这种装置上时，入射光将在空气薄膜上下表面反射，产生具有固定光程差的两束相干光，相干叠加后干涉图样为以接触点为中的一系列明暗交替的同心圆环——牛顿环。由于同一干涉圆环对应的空气薄膜厚度相同，所以，牛顿环干涉条纹也称为等厚干涉条纹。
2．劈尖
将两块平板光学玻璃叠放在一起，在一端夹入仪薄片或细丝，则在两玻璃板间形成一劈尖形成空气隙。当用波长为λ的单色光垂直照射时，和牛顿环一样，在劈尖薄膜上下两表面反射的两束光发生干涉，在显微镜下可以观察到一簇平行于劈棱的明暗相间的等间距干涉条纹。
【实验内容】
一、测量平凸透镜（牛顿环）的曲率半径R
1. 熟悉读数显微镜的构造、调节方法和读数方法。
2.调节牛顿环上的三个螺丝，用眼睛直接观察，使干涉条纹成圆环形，并位于中。调节时要保持条纹的稳定，且勿使螺旋过紧以免使透镜变形过甚。
3.将牛顿环放在读数显微镜的工作台上，调整工作台的高低，让钠光灯光线水平射到物镜下的45°玻璃片M上。调节读数显微镜的目镜，看清叉丝，上下移动镜筒对干涉条纹调焦，使看到的条纹尽可能清晰。
4.移动牛顿环使干涉图样的环心处于读数显微镜的视场中，并调节十字叉丝与读显数微镜刻度垂直。
5.旋转读数显微镜测微鼓轮，观察十字叉丝相对于干涉条纹的移动，从中暗圆斑(零)向外数暗环数，将纵丝移到一侧28 级暗环处，再将纵丝向圆心移动让它与25 条纹相切，记录此位置的读数，继续使纵丝向圆心移动，分别记录第24、23、22、21、20、15、14、13、12、11 和10 暗环的位置。仍沿原方向旋转，使纵丝通过圆心移向另一侧，分别记录第10、11、12、13、14、15、20、21、22、23、24 和25 暗环位置。利用逐差法处理数据，计算出透镜的曲率半径。
二、用劈尖干涉法测微小厚度
1.将牛顿环装置从载物台上取下，换上劈尖装置。
2.调整45°反光玻璃片和显微镜焦距，观察到清晰的平行直条纹。
3.再调整劈尖干涉装置的位置和方向，使得移动载物台时，劈尖上干涉条纹在目镜中显现，且干涉条纹与十字叉丝的垂直线平行。
4.转动X轴测微鼓轮，进行测量读数。数出劈尖长度上暗纹总数。
5.测三次劈尖长度，用逐差法求S，采用多次测量，每隔10条暗纹读数，直到第80条。
2019-05-29
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