等厚干涉实验的研究与拓展(2)
时间:2018-12-03 17:24 来源:毕业论文 作者:毕业论文 点击:次
1.2.1 牛顿环 牛顿环也被称作“牛顿圈”，是牛顿首先发现的，在光学上属于薄膜干涉的一种，它所形成的干涉图样是一些明暗相间的同心圆环[5]。把一个曲率较大的凸透镜放在玻璃板上，保持凸面与玻璃板紧密接触。当用单色光垂直向下照射时，就会形成一个个明暗相间的圆形条纹，与玻璃板接触的地方由于有半波损失，所以是暗斑。当用白光照射时，条纹为彩色的，且明暗依次排列。由于凸透镜的厚度不是均匀变化，所以形成的条纹也不是均匀的，由内到外排列趋于紧密。 1.2.2 劈尖 取两个玻璃板，一端紧密接触，并保持一很小的角度，形成劈尖。当用单色光照射时，它形成的干涉条纹是明暗相间的条纹，并且是均匀分布的。当用复色光照射时，形成的干涉条纹是彩色的，也是均匀分布。如果知道劈尖的角度以及条纹间距，就可以测出光波的波长。同理，如果知道入射光的波长，就可以检测玻璃板表面是否平整。 1.3 常见的几种应用 1.3.1 测量薄膜厚度 薄膜厚度的测量一般采用空气劈尖干涉的方法。将薄膜覆盖在一片玻璃片上，在其上盖上另一片玻璃片，保持一端紧密接触，并有一很小的角度，以形成空气劈尖[6.7]。当用单色光（实验采用的是钠光灯）或者复色光（实验采用汞灯）照射时，就会形成明暗相间的干涉条纹，并且在显微镜下清晰可见。由于下面的玻璃片上覆盖的有待测薄膜，改变了空气劈尖的厚度，也就是改变了光程差，从而引起干涉条纹的分布变化。 干涉条纹的第k级暗条纹的位置可以由公式（1.1）得到, （1.1） 得到的干涉条纹平行于劈尖的棱边，并且每一条干涉条纹k都有一个与之对应的劈尖厚度 相对应．任意两相邻的暗条纹之间的距离 可以由(1.2)式决定 （1.2） 式中 为劈尖的夹角。可以看出，干涉所得到的条纹都是等间距的，并且与角度 有很大的关系： 越小， 越大，反之亦然．覆盖了薄膜的一侧的第 级暗条纹的位置可以由(1.3)式确定 （1.3） 条纹移动的距离 满足 （1.4） 综合（1.2）、（1.4）可得到 （1.5） 因此，只要用读数显微镜测量出了相邻两暗条纹之间的距离 ，就可由式（1.5）计算出薄膜的厚度。 1.3.2测量液体的折射率[8] 众所周知，当用单色光照射劈尖时，在劈尖的上表面附近会形成明暗相间的条纹。条纹的间距与劈尖的折射率和入射光的波长有关（假设夹角θ不变），在已知夹角θ的情况下，如果知道入射光的波长λ和劈尖折射率n中的其中一个，就可以计算出另外一个，测量液体折射率就是基于这样的原理[9]。 当夹角θ可以当作常量时，已知空气折射率为n1，采用单色光照射时，会产生明暗相间的条纹。在仪器上读出条纹的间距d1，并记下。随后在劈尖内滴入待测液体，并填满劈尖。假设折射率为n2，读出条纹间距d2。 根据折射率与夹角 和测得的数据之间的关系，可以得出 ，由于角度很小，则可以得到 （1.6） (责任编辑：qin) |