牛顿环实验思考题

Question

1.在实验中，所用钠光为一面光源，光源上每一点都要发出球面波，射向45度放置的玻璃片，经反射后不能保证垂直入射到牛顿环装置上，为什么还能观察到牛顿环呢？
2.两束反射光相干涉形成的牛顿环在何位置？
3.如果用手轻轻将牛顿环装置边缘往下一按，则可以看到条纹怎样移动，中心的亮暗会发生变化，这是为什么？
请做出解释后详细说明，非常感谢！

Answer 1

楼主是南京大学大一学生吗？说不准我们是同学哟，嘿嘿！
1.由于光的波动性，因此光不是绝对直线传播的，总有光会漏到牛顿环装置上的，所以能观察到牛顿环，并且玻璃片角度越偏向45度，牛顿环越明显（做实验调试装置时你就应该感觉到了）。
2.这个问题书上有公式（第273页21-4），你抄一下公式就可以了。
3.画一张光路图，尽量精准一些，如果对自己的画图水平没有信心，可以在书上第272页图21-1上方虚线框中的图进行改造。（将曲率半径扩大，在原图上画一幅光路图就一切明了了。）答案是条纹向外移动。中心会变暗（实验时把房间灯关掉观察），因为第一圈亮环会向外移动，中心位置的暗斑面积扩大，接受光粒子的数量相应减少，亮度降低。
做一下最后总结：如果你是南京大学的学生，那么你做的四个光学试验中有两个体现了光的粒子性，两个体现了光的波动性。通过四个实验，我们应该充分了解光粒子性与波动性的结合，即波粒二象性。

Answer 2

1、牛顿环实验反映的是光的干涉现象,
呈现条纹是由于空气膜上下表面所反射的光发生了干涉。亮暗条纹相间则与光程差是半波长的奇偶数倍有关。而条纹宽窄的差异,
则是空气膜变化率的不同所导致的:
变化率越大,
光程差半波长的奇偶数倍更替得就越频繁,
使得条纹更加密集,
从而是条纹看起来更窄。
这里应该结合劈尖的知识去理解:
越陡,
空气膜厚度变化率越大,
条纹也随之变密变窄。
而牛顿环实验所用的实验晶体的下表面是弧形的,
就是说空气膜的上表面是弧形的,
越靠近边缘空气膜厚度的变化越剧烈,
条纹密度也就越大,
造成牛顿环靠外的干涉条纹更窄更细的实验现象。
2、利用光的干涉对实验平面验平其实就是劈尖的知识。如果平面有不平，那么该处的空气膜后都会发生变化。有凸起时，空气膜变薄，该处的条纹会向低端凸起；平面有下凹，该处空气膜变厚，条纹向劈尖抬起端凸起。这样一来，就可以清晰地观察平面的平整性了。

Answer 3

1，牛顿环是等厚干涉，2nhcosα+λ/2=mλ。所以当α入射角是一定的时候，对于相同厚度h,干涉级是一样的，还是同心圆环。
2，没看明白。啥意思？在透镜下表面？
3，边缘往下按，厚度减小，对应干涉级减小，牛顿环是中心干涉级小，所以是条纹向外移动。中心亮暗不变，应为对于h等于0，始终有m=1/2（半波损）使得中心始终是暗纹。

Answer 4

1.没有影响。由于弦到圆心的距离都相等，由勾股定理知，测量直径和测量弦长实际上没有区别，事实上我们测量时也没有办法做到严格沿直径测量。
2.由于牛顿环上透镜是球面，下透镜是平面，所以靠近中间位置空气膜比较薄，因此光程差小，所以中间条纹宽，而边缘处相反。
3.将牛顿环浸泡于该透明液体中测出一组数据后计算，公式中的折射率不是空气的折射率1，而应该是所求该光学介质的直射率n。