牛顿环实验的研究与拓展

陈爱军，孙 祝

（山西大同大学物理与电子科学学院，山西大同 037009）

牛顿环实验的研究与拓展

陈爱军，孙 祝

（山西大同大学物理与电子科学学院，山西大同 037009）

牛顿环是研究等厚干涉现象的典型实验。本文探讨了牛顿环实验的原理，并对牛顿环实验做了拓展；进行了测量液体折射率的实验，并测定了水的折射率。

牛顿环；曲率半径；液体折射率

牛顿环是牛顿在1657年首先观察到的，是一种典型的等厚干涉现象，能充分显示光的波动性。牛顿环的实验教学可以使学生观察等厚干涉条纹特征，加深对光的干涉理论以及光波动性的认识。利用牛顿环测量平凸透镜的曲率半径是实验教学的常规项目，为了加深学生对实验原理的理解，扩展学生思维，培养学生对各种知识的综合应用能力，本文对牛顿环实验的原理进行了深入的分析，在利用牛顿环测量曲率半径的基础上，拓展出一种测量液体折射率的方法，并进行了实验，验证了此方法的简便和精确性，丰富了牛顿环的实验内容。

1 牛顿环实验原理

图1 牛顿环实验示意图

如图1所示，把一块曲率半径较大的平凸玻璃A放在光学玻璃片D上，A，D间形成一空气薄层，其厚度从切点O沿OB方向逐渐增加。当以单色平行光垂直照射时，在空气层上方会形成一组以O为中心的明暗相间、内疏外密的圆环条纹，称为牛顿环。

根据如上的光路图，一束单色平行光照射到平凸透镜，在B点分成两部分，一部分反射，一部分透射，穿过空气层到达C点，在C点又被部分反射，在B点汇聚，两聚光产生光程差为，n1为空气折射率.当光从光疏介质进入光密介质反射时（C点），会产生半波损失。……