牛顿环实验.docx

干涉的分类干涉分为分波面干涉和分振幅干涉在分波面干涉情况下，波面的各个不同的部分作为 发射次波和光源，然后这些次波交叠在一起发生干涉在分振幅干涉情况下，次波本身别分 为两部分，各自走过不同的光程后重新叠加并发生干涉二，牛顿环的历史牛顿在1675年首先观察到的.将一块曲率半径较大的平凸透镜放在一块玻 璃平板上，用单色光照射透镜与玻璃板，就可以观察到一些明暗相间的同心圆 环.圆环分布是中间疏、边缘密，圆心在接触点0.从反射光看到的牛顿环中心 是暗的，从透射光看到的牛顿环中心是明的.若用白光入射.将观察到彩色圆 环.牛顿环是典型的等厚薄膜干涉.平凸透镜的凸球面和玻璃平板之间形成一个 厚度均匀变化的圆尖劈形空气簿膜，当平行光垂直射向平凸透镜时，从尖劈形空 气膜上、下表面反射的两束光相互叠加而产生干涉.同一半径的圆环处空气膜厚 度相同，上、下表面反射光程差相同，因此使干涉图样呈圆环状.这种由同一厚 度薄膜产生同一干涉条纹的干涉称作等厚干涉牛顿在光学中的一项重要发现就 是"牛顿环"这是他在进一步考察胡克研究的肥皂泡薄膜的色彩问题时提出来的具体的，牛顿环实验是这样的：取来两块玻璃体，一块是14英尺望远镜用的平凸镜， 另一块是50英尺左右望远镜用的大型双凸透镜。

在双凸透镜上放上平凸镜，使其平面向下， 当把玻璃体互相压紧时，就会在围绕着接触点的周围出现各种颜色，形成色环于是这些颜 色又在圆环中心相继消失在压紧玻璃体时，在别的颜色中心最后现出的颜色，初次出现时 看起来像是一个从周边到中心几乎均匀的色环，再压紧玻璃体时，这色环会逐渐变宽，直到 新的颜色在其中心现出如此继续下去，第三、第四、第五种以及跟着的别种颜色不断在中 心现出，并成为包在最内层颜色外面的一组色环，最后一种颜色是黑点反之，如果抬起上 面的玻璃体，使其离开下面的透镜，色环的直径就会偏小，其周边宽度则增大，直到其颜色 陆续到达中心，后来它们的宽度变得相当大，就比以前更容易认出和训别它们的颜色了三，不确定度的分类和计算方法不去定度的概念：用误差来评估测量结果的可靠程度，这种做法不尽完善，往往有可能 遗漏一些影响测量结果准确性的因素，如未定系统误差、仪器误差等而且误差是一个不确 定量（不可知性）鉴于上述原因，为了更准确地表述测量结果的可靠性，国际上提出了采 用不确定度的建议和规定不确定度表示由于测量误差的存在而对被测量值不能肯定的程度，或者说它是被测量值 在某一范围内的一个评定它是建立在误差理论基础上的一个新概念，是误差的数字指标。

客观地说：不确定度是对经典误差理论的一个补充，是现代误差理论的内容之一，但 它还有待进一步研究、完善与发展1不确定度的分类A类评定：通过对一系列观测数据的统计分析来评定用符号厶A表示B类评定：基于经验或其他信息所认定的概率分布来评定，用符号表示2,不确定度的计算方法：相同条件下多次重复测量的情形假定某一相同条件下的测量列为Xj（i=1〜门）1）不确定度A类标准分量：n2 （ X 一 x ）2S = S.A xix ］ n （n 一 1）测量次数n—8,正态分布，A类不确定度为:A = kSA A［x - S , x + S ］表明在该区域内存在的概率为68.3%A a［X - 2S , X + 2S ］表明在该区域内存在的概率为95%［X - 3SA, X + 3SA ］表明在该区域内存在的概率为99.7% 测量次数较少，t分布,A类不确定度为：A = t SA a A［X 一 S S A，X + S S A ］ ta为一个大于1的因子，是与测量次数，置信概率 有关的量2） B类不确定度D计算：在物理实验中B类不确定度一般只考虑由仪器引入的极限误差来确定，常 用来表示而不确定度B类标准分量由仪器的极限误差估算出,AS 二B=C ，C称置信系数均匀分布函数：C=73,S=A/73；测量值误差落在［-SB，SB］内的置信概率为P=0.58 三角分布函数：C=76,S=A/76；测量值误差落在［-SB, SB］内的置信概率为P=0.74 正态分布函数：C=3,S=A/3;测量值误差落在［-SB, SB］内的置信概率为P=0.68B B正态分布条件下测量值的B类不确定度为A = kS = kA / C k为置信因子。

B B 仪a, 求测量数据列的平均值— 1 nX = —Z Xn ）i=1b, 用贝塞耳公式求标准偏差St^1c, 标准偏差S乘以因子来求得AA=tSd, 由»亠合成总不确定度AA = /A 2 + A 2v A Be, 由AA、AB合成总不确定度AA = A 2 + A 2A Bf,给出直接测量的最后结果:x = x ± A四，不确定度与误差之间的关系i，联系：所有的不确定度分量都用标准差表征，由随机误差或系统误差引起，误差是不确 定度的基础2,区别：(1) 误差以真值或约定真值为中心，不确定度以被测量的估计值为中心； 误差一般难以定值，不确定度可以定量评定；(2) 误差有三类，界限模糊，难以严格区分；测量不确定度分两类，界限分明，分析方法 简单五，等厚干涉1，等厚干涉条纹特征：同一级条纹由具有相同厚度的各点反射光所形成的薄膜干涉，称为等厚干涉 等厚干涉的特点是同一干涉条纹对应的膜的厚度是相同的，所以等厚干涉条纹可 以直观地将薄膜的厚度情况反应出来，它是研究表面性质的一种重要手段，光的 干涉可以将波长的数量级以下的微小长度差别和变化反映出来，这就是为我们了 检验精密机械零件或光学零件的重要方法。

2，等厚干涉出现极大值极小值的条件若光源为扩展光源，则会使干涉光在点P的相位差范围扩大,从而导致条纹可见度下降, 但例外情形是点P位于薄膜表面:此时对从扩展光源各点出射的干涉光而言厚度J都是相同2n^dcos ± — — mX的，当 变化范围很小时，干涉条件可写为 当m为整数 时有干涉极大，m为半整数时有干涉极小值其中门宀泸是对扩展光源各点取平均得到的 〔一〔宀&的平均值，而半波长项的存在是考虑到反射相变如果是常数，则条纹是 薄膜中厚度为常数的点的连线，这被称作等厚条纹等厚干涉经常被用来检测光学表面的厚度是否均匀，对正入射的情形，「宀川 -，则干涉极小条件为:即对于相邻明条纹，在该点的厚度差为d/2；若表面厚度绝对均匀，则在表 面上无干涉条纹即当光程差是半波长的偶数倍时，干涉相长，出现亮条纹；当 光程差是半波长的奇数倍时，干涉相消，出现暗条纹。