牛顿环仪是由一块曲率半径较大的平凸透镜，和一块光学平面玻璃片所组成的器件。在平凸透镜的凸面与玻璃片之间，有一空气薄层其厚度由中心接触点到边缘逐渐增大。若以平行单色光S垂直照射，则经空气层上下表面反射的两束光线有一光程差，在平凸透镜凸面相遇后，将发生干涉。用读数显微镜观察，便可以清楚的看到中心为一小暗斑，周围是明暗相间宽度逐渐减小的许多同心圆环。此即等厚干涉条纹。这种等厚环形干涉条纹称为牛顿环。

• 中文名称 牛顿环实验
• 提出 牛顿
• 目的 了解牛顿环原理
• 领域 物理

牛顿环

　　通过这个实验可以重点学习如下内容:(1)牛顿环的形成原理。(2)利用牛顿环是如何实现测定凸透镜曲率半径的。(3)本实验降低系统误差的方法。

　　这是一个光学实验，难度相对较低。

实验内容要求

　　1、 接通钠光源，预热5分钟后，使读数显微镜物镜对准牛顿环的中央部分。

　　2、 调节读数显微镜，看到清楚的明暗条纹，且条纹与叉丝无视差。

　　3、 将牛顿环调整在量程范围内，然后用右手反转副齿轮，将十字叉丝移到右35暗环时再用右手正转，使叉丝开始向左推进，直到纵丝压到第30暗环环纹中央，记下显微镜读数即该暗环标度X30,再缓慢转动副齿轮，使纵丝依次对准第25、20、15、10等暗环环纹中央，记下每次暗环的标度X25, X20, X15, X10。

　　4、 继续转动副齿轮，使纵丝经过牛顿环中心暗斑到另一方，对准第10~30环，依次记下相应的标度X10，, X15，, X20，, X25，, X30，。

　　5、 算出相应的暗环直径，再计算R20-10, R25-15, R30-20,最后算出R即可。

实验仪器

　　1、 牛顿环仪:由平面凸透镜与玻璃片构成，在平行单色光垂直照射下产生牛顿环。

　　2、 钠光灯:产生黄色单色光。

　　3、 读数显微镜:用于测量牛顿环大小。

　　预习要求

　　1、 理解牛顿环产生的基本原理，巩固干涉概念。

　　2、 理解利用牛顿环测定凸透镜的曲率半径的基本原理。

　　3、 掌握降低系统误差提高曲率半径测量精度的方法。

　　4、 熟悉实验仪器装置。、

　　5、 列出测量数据纪录表。

　　常见问题与解答

　　1、 为什么实验中有的学生算出的R20-10 、R25-15、R30-20 会有很大的差异?

　　(1) 在数暗环时计数错误或计算中带错数据都可导致此结果。

　　(2)在转动读数显微镜副尺时，有正转、反转交叉转动的现象。

　　(3)目镜中的纵丝没有压到暗环的中央，而是与暗环内切或外切。

　　2、 为什么实验中有的学生测出的R持续偏小?

　　(1)读数显微镜中看到的明暗相间的条纹不清晰。

　　(2)把中心的暗斑数做第一环。

预习思考

　　1、 牛顿环是干涉条纹还是衍射条纹，为什么?

　　2、 测定牛顿环仪凸透镜的曲率半径中的光学原理是什么?

　　3、 牛顿环中的中心暗斑是怎么回事?如果凸透镜与玻璃片都是刚体，其结果会是怎样?

实验注意事项

　　1、 聚焦时，G的位置距物镜约为1厘米处，不要盲目操作，以免压断反光玻璃片。

　　2、 测量时不能振动，读数显微镜不可摇晃，且勿数错数。

　　3、 不可用手抚摸牛顿环仪光学表面，若不清洁，要用专门的揩镜纸擦拭。

　　4、 牛顿环仪上三支螺丝不要拧得过紧，以免发生形变，严重时会损坏牛顿环仪。