变形牛顿环装置干涉条纹特点的研究及应用.doc

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1、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DeformationNewtonringsdevicetheinterferencefringescharac

2、teristicsoftheresearchandapplicationAbstract:Newtonringsisatypicalinterferencephenomenonwithequalthickness,whichistherealizedbythemethodofsub-amplitude,generallyusingflatwithdoubleconvexlenstoachieve,andNewtonringsapparatustendstouseflataddglassplatetobeachieved.BasedontheNewtonring

3、sapparatusdeformation,thearticlerealizestheNewtonringsphenomenonwiththemodelofusingtwoplano-convexlensadded,analysestheformulaoftheradius,distributionandlightnessanddarknessofthecenterspotandotherfeaturesundermonochromaticlightsourceoftheNewtonringsinterferencefringes,anddiscussesth

4、edeformationNewtonringsdeviceinmeasuringlensradius,refractiveindex,andtestthequalityofprecisionopticalcomponentsandotherapplications.Keywords:Newtonringsapparatus;DeformationNewtonringsinstallation;Interferencepattern0引言“牛顿环”是牛顿在1675年为研究薄膜的颜色而首先观察到的，一种用分振幅方法实现的等厚干涉现象。牛顿深入研究了这种实验现象，并

5、进行了精确测量，找出了环的直径分布规律；可以说已经走到了光的波动说的边缘，但由于他过分偏爱微粒说，始终无确解释这个现象。事实上，这个实验倒可以成为光的波动说的有力证据之一。直到19世纪托马斯·才用光的干涉原理解释了牛顿环现象。他参考牛顿的测量结果计算了不同颜色的光波对应的波长和频率，并验证了位相跃变[1]。尽管牛顿环实验大家都十分熟悉，其容也十分简单，但在物理学发展史上却发挥了重要作用。不少著名物理学家从不同角度对它进行过大量深入细致的研究工作，推动了光学波动理论的确立和发展。经过前人的研究，已经对牛顿环的形成原理有了比较系统深入的理解，总结出了牛顿环干涉条纹

6、的半径公式、分布规律等特点，同时牛顿环也被广泛应用。比如测量光波波长，精确的测量长度、厚度和角度，检验试件表面的光洁度，研究机械零件应力的分布以及在半导体技术中测量硅片氧化层厚度等。本文采用平凸透镜+平凸透镜的模式对牛顿环仪进行变形。通过几种不同装置的对比分析，加深对牛顿环物理意义的理解，从而借鉴牛顿环仪的研究方法，来探究单色点光源下变形牛顿环(平凸透镜+平凸透镜)所产生的干涉条纹的半径公式、分布规律等特点，以及如何通过变形牛顿环(平凸透镜+平凸透镜)测透镜的曲率半径、介质的折射率等问题。1牛顿环仪及变形牛顿环装置时至今日针对牛顿环的研究已逐渐趋于成熟，同时专

7、家们对牛顿环的实现装置不断完善。现在的牛顿环仪多采用平凸透镜+玻璃平板的模式。而变形牛顿环仪则通过对牛顿环仪进行变形，采用平凸透镜+平凸透镜的模式，来研究单色点光源下牛顿环的干涉条纹的半径公式、分布规律等特点。1.1牛顿环仪装置牛顿环仪是由一块曲率半径较大的平凸玻璃透镜，将其凸面放在一块平面玻璃板上构成的。如图1所示A为平凸透镜，B为光学玻璃平板，二者在O点接触构成牛顿环仪。图1牛顿环仪1.2变形牛顿环装置图2变形牛顿环装置（b）对顶式牛顿环装置装置rCRABOr（a）顶平式牛顿环装置rABOdRC本文提到的变形牛顿环装置主要有两种，均是由两块曲率半径较大的平

8、凸玻璃透镜组成。如图2（a）顶平式牛顿