Matlab GUI的牛顿环实验数据处理系统设计

周志玉

(集美大学 诚毅学院 实验管理中心，福建 厦门 361021)

牛顿环等厚干涉实验是大学物理实验中的经典光学实验之一，利用实验中观测到的干涉条纹实现对透镜曲率半径的测量。该实验的数据处理可以采用逐差法和最小二乘法，在处理过程中计算量大，特别是不确定度的计算较为繁琐，需要占用大量的时间。近年来，Matlab GUI(graphic user interface)因其强大的数据处理功能和交互式显示功能，逐渐应用到大学物理实验教学中[1-5]。通过Matlab GUI设计的人机交互界面，可以实现实验数据的输入和处理功能[6-9]。为此结合牛顿环干涉实验的数据处理要求和特点，基于Matlab GUI设计出牛顿环实验数据处理系统。该系统分别应用逐差法和最小二乘法对牛顿环实验进行数据处理，操作简捷，计算结果一目了然，并可以对两种处理方法的结果进行比较和分析。

1 牛顿环等厚干涉实验原理

牛顿环等厚干涉的实验装置[10]如图1所示。将一束单色光垂直地投射到平凸透镜A的凸面和平玻璃B间的空气薄层中，则入射光在空气层上下两表面反射且在上表面相遇将产生干涉。在反射光中形成一系列以接触点O为中心的明暗相间的光环叫牛顿环。设入射光波长为λ，凸透镜曲率半径为R,半径为r的暗环所在的空气薄层厚度为e。

根据光的干涉理论，并考虑光波从光疏介质到光密介质反射引起的“半波损失”，暗环的干涉条件是

式中：δ是光程差，k是干涉条纹的级数。

从图1可得R、r、e间的关系为

图1 牛顿环干涉实……