關(guān)于牛頓環(huán)教學(xué)探討

郭有能 田清龍 曾可

摘要：從牛頓環(huán)干涉原理及其干涉圖像出發(fā)，探討了半波損失現(xiàn)象對附加光程差的影響，分析牛頓環(huán)中心亮斑或暗斑的條件取決于附加的光程差。計算出牛頓環(huán)半徑理論值與近似值，分析牛頓環(huán)半徑理論值與近似值對測量凸透鏡的曲率半徑影響。

關(guān)鍵詞：牛頓環(huán);等厚干涉;光程差;折射率

中圖分類號：G642 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-9324（2020）22-0301-02

一、引言

牛頓在1675年首次實驗觀測到一些明暗相間的同心圓環(huán)，故稱為牛頓環(huán)。牛頓環(huán)是一種典型的等厚薄膜干涉現(xiàn)象的結(jié)果，充分驗證了光具有波的波動性一面。在生產(chǎn)實踐中，牛頓環(huán)具有廣泛的應(yīng)用，如通過牛頓環(huán)可以精密測量微小量的長度。本文從牛頓環(huán)干涉原理及其干涉圖像教學(xué)出發(fā)，分析出現(xiàn)半波損失現(xiàn)象情況，以及半波損失引起附加光程差，討論了牛頓環(huán)中心處于亮斑或暗斑的條件;給出了有無半波損失情況下，牛頓環(huán)半徑理論值與近似值的表達(dá)式;最后分析了牛頓環(huán)半徑理論值與近似值對測量凸透鏡的曲率半徑影響。

二、牛頓環(huán)裝置及其干涉圖樣

牛頓環(huán)的實驗裝置如圖1所示，是將一塊曲率半徑為R，介質(zhì)折射率為n1的平凸透鏡放在一個光學(xué)介質(zhì)折射率為n2的平板玻璃上，二者之間形成厚度不均勻的空氣薄膜（如果將整個裝置放在折射率為n3的介質(zhì)中，形成厚度不均勻的介質(zhì)薄膜）。下面分析干涉圖樣牛頓環(huán)半徑、入射光波長、凸透鏡的曲率半徑之間的關(guān)系。

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