光的等厚干涉牛顿环思考题

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

R

r

e

(a) (b)

图9-1 牛顿环装置和干涉图样

光，满足相干条件。当入射光入射角不变，薄膜厚度不同发

一 目的 1、 2、 3、 4、

光的等厚干涉与应用

观察光的等厚干涉现象，加深理解干涉原理

学习牛顿环干涉现象测定该装置中平凸透镜的曲率半径 掌握读数显微镜的使用方法 掌握逐差法处理数据的方法

二 仪器

读数显微镜，钠光灯，牛顿环装置

三 原理

牛顿环装置是一个曲率半径相当大的平凸透镜放在一平板玻璃上，这样两玻璃间形成空气薄层厚度e与薄层位置到中央接触点的距离r，凸透镜曲率半径R的关系为：

r2e?2R

(a)

图20—1

根据干涉相消条件易得第K级暗纹的半径与波长λ及牛顿环装置中平凸透镜的凸面曲率半径R存在下述关系： 根据

2K2K(b)

R?K?r?4K?d

d2K与K成正比的性质采取逐差法处理实验数据

1

dm?dn?4?R(m?n)

四 实验内容及步骤

1、

打开钠光灯，调整牛顿环装置使干涉图样处于装置中心，之后将它放在显微镜的载物台上, 调整显微镜的方向使显微镜下的半反射镜将光反射到牛顿环装置上，如图20-1（a）。

2、

调节显微镜的目镜直到看清“十”字叉丝，降低显微镜筒，使它靠近牛顿环

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:Ａ

２．两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:Ｄ

３．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:Ｃ

４．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：Ｄ

５．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:Ｃ

６．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/(20

（1）牛顿环的中心在什么情况下是暗的，在什么情况下是亮的？

中心处是暗斑，这是因为中心接触处的空气厚度，而光在平面玻璃面上反射时有半波损失，所以形成牛顿环中心处为暗斑(用反射光观察时)。当没有半波损失时则为亮斑。 当有半波损失时为暗纹，没有半波损失时为亮纹。

（2）实验中为什么用测量式 R?Dm?Dn224(m?n)?，而不用更简单的R?rk2K?函数关系式求出R值？

因为用后面个关系式时往往误差较大，原因在于凸面和平面不可能是理想的点接触，接触压力会引起局部形变，使接触点成为一个圆面，干涉环中心为一暗斑，所以无法确定环的几何中心。所以比较准确的方法是测量干涉环的直径。测出个对应k环环直径Dk，由rk 2 =kλR可知Dk 2=4Rλk,又由于灰尘等存在，是接触点的dk≠0，其级数也是未知的，则是任意暗环的级数和直径Dk难以确定，故取任意两个不相邻的暗环，记其直径分别为Dm和Dn(m>n),求其平方差即为

Dm2-Dn2=4(m-n)Rλ,则R=(Dm2-Dn2)/4(m-n) λ

(3) 在本实验中若遇到下列情况，对实验结果是否有影响？为什么？

①牛顿环中心是亮斑而非暗斑。

②测各个Dm时，叉丝交点未通过圆环的中心，因而测量的是弦长而非真正

（1）牛顿环的中心在什么情况下是暗的，在什么情况下是亮的？

中心处是暗斑，这是因为中心接触处的空气厚度，而光在平面玻璃面上反射时有半波损失，所以形成牛顿环中心处为暗斑(用反射光观察时)。当没有半波损失时则为亮斑。 当有半波损失时为暗纹，没有半波损失时为亮纹。

（2）实验中为什么用测量式 R?Dm?Dn224(m?n)?，而不用更简单的R?rk2K?函数关系式求出R值？

因为用后面个关系式时往往误差较大，原因在于凸面和平面不可能是理想的点接触，接触压力会引起局部形变，使接触点成为一个圆面，干涉环中心为一暗斑，所以无法确定环的几何中心。所以比较准确的方法是测量干涉环的直径。测出个对应k环环直径Dk，由rk 2 =kλR可知Dk 2=4Rλk,又由于灰尘等存在，是接触点的dk≠0，其级数也是未知的，则是任意暗环的级数和直径Dk难以确定，故取任意两个不相邻的暗环，记其直径分别为Dm和Dn(m>n),求其平方差即为

Dm2-Dn2=4(m-n)Rλ,则R=(Dm2-Dn2)/4(m-n) λ

(3) 在本实验中若遇到下列情况，对实验结果是否有影响？为什么？

①牛顿环中心是亮斑而非暗斑。

②测各个Dm时，叉丝交点未通过圆环的中心，因而测量的是弦长而非真正

南昌大学物理实验报告

课程名称： 大学物理实验

实验名称： 等厚干涉的应用

学院： 信息工程学院 专业班级： 计科153班

学生姓名： 刘金荣 学号： 6103115107

实验地点： 基础实验大楼313 座位号： 30

实验时间： 第14、15周星期2下午4点开始

一、实验目的： 1、观察牛顿环和劈尖的干涉现象。 2、了解形成等厚干涉现象的条件及特点。 3、用干涉法测量透镜的曲率半径以及测量物体的微小直径或厚度。 二、实验原理：

十一章 第一节

(1) 快速去除污染物的关键是什么？

(2) 反应器的一般特性主要指哪几个方面？ (3) 反应器研究开发的主要任务是什么？

(4) 什么是间歇操作、连续操作和半连续操作？它们一般各有哪些主要特点？ (5) 什么是空间时间和空间速度？它们所表达的物理意义分别是什么？

(6) 一般情况下，反应器内的流体流动状态会对反应结果产生影响，为什么？ (7) 根据反应物料的流动与混合状态，反应器可分为哪些类型。

(8) 反应器设计的基本内容包括哪几个方面？它通常用到哪几类基本方程？

第二节

(1) 什么是膨胀因子？膨胀因子为1的反应体系，反应后系统的物质的量将如何变化？若是膨胀因子为0.5的反应体系，则如何变化？

(2) 什么是简单反应和复杂反应？可逆反应属于哪一类反应？为什么？ (3) 什么是均相内反应和界面反应？

(4) 对于连续反应器，某一关键组分的转化率的一般定义是什么？

(5) 对于实际规模的化学反应器，影响某一关键组分的转化率的主要因素是什么？

第三节

(1) 若将反应速率的定义写成－rA＝－dcA/dt，该定义式成立的条件是什么？说明理由。 (2) 气－固相反应的反应速率有哪几种表达方式？气－液相反应情况又如何？ (3)

变形牛顿环装置干涉条纹特点的研究及应用

摘要：牛顿环是典型的用分振幅方法实现的等厚干涉现象，一般采用平凸透镜加双凸透镜的模式实现，而牛顿环仪则往往采用平凸透镜加玻璃平板的模式实现。本文通过对牛顿环仪的变形，利用平凸透镜加平凸透镜的模式实现了牛顿环现象，分析了单色点光源下牛顿环干涉条纹的半径公式、分布规律以及中心斑明暗等特点，讨论了变形牛顿环装置在测量透镜曲率半径、介质折射率以及检验精密光学元件质量等方面的应用。

关键词: 牛顿环仪；变形牛顿环装置；干涉图样

Deformation Newton rings device the interference fringes

characteristics of the research and application

Abstract:Newton rings is a typical interference phenomenon with equal thickness ,which is the realized by the method of sub-amplitude, generally using flat with double convex lens to achieve, a

一. 塔式容器思考题

1. 塔式容器采用法兰连接时，应同时考虑（轴向力）和（外力矩）的作用，

以确定容器法兰的当量设计压力。

2. 设计地震基本加速度是指50年设计基准期超越概率为10％时的地震加

速度设计取值。

3. 塔式容器液压试验时允许采用立试或卧试。

4. 塔式容器下封头的设计温度大于或等于400℃时，在裙座上部靠近封头

处应设置隔气圈。

5. 在计算塔式容器自振周期时，如加大塔壳和裙座壳的厚度，则该塔的自

振周期会变小。

6. H/D大于5中的D对于不等直径的塔式容器是指各塔段直径的加权平均

值。

7. 等直径等壁厚塔式容器的自振周期是将其简化成弹性连续体得到的。 8. 基本风压的重现期为50年。

9. 基本风压值按《建筑结构载荷规范》选取，但不应小于300N/m。 10. 计算垂直地震力时，其沿塔体轴线的分配原则是倒三角形分配。 11. 如果想改变塔式容器的自振周期，可采取什么办法？为什么？

2

答：

① 改变塔式容器的抗弯刚度（如改变壁厚和增大直径）； ② 降低塔体高度（减小H/D值）； ③ 改变塔式容器的质量；

④ 在塔体上部设置径向限位支撑（如塔箍等）

自振周期 T?2?my，其中m为质量，y为塔的柔度。在质量m一定的前提下，要减小塔

思考题

第一章

1.1 什么是被测量值的绝对误差、相对误差和引用误差？

1.2 用测量范围为-50～150kPa的压力传感器测量140kPa压力时，传感器测得示值为+142kPa，求该示值的绝对误差、相对误差和引用误差。

1.3 什么是随机误差？随机误差具有哪些特征？随机误差产生的原因是什么？

1.4 对某一电压进行多次精密测量，测量结果如表1.2，试写出测量结果的表达式。

表1.2

测量次序 读数/mV 9 85.35 10 85.21 11 85.16 12 85.32 13 84.86 14 85.21 15 84.97 16 85.19 1.5 有三台测温仪表，量程均为0℃～600℃，精度等级分别为2.5级、2.0级和1.5级，现要测量500℃的温度，要求相对误差不超过2.5%，选用哪台仪表合理？

1.6 有两台测温仪表，测量范围为-300℃～+300℃和0～700℃，已知两台仪表的绝对误差最大值都为?Tmax?6℃，试问哪台仪表的精度高？

1.7有一测压仪表，测量范围为0～800Pa，准确度为0.5级。现用它测量400Pa的压强，求由仪表引起的绝对误差和相对误差分别是多少？

1.8有台测压仪表，测量范围为0～105P