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牛顿环

牛顿环装置是一种经典的双波干涉装置,I.牛顿最早用它观察到光的干涉现象(但牛顿并不认为这是光波的干涉,而用光的微粒说解释它)。由该装置产生的环状干涉条纹称为牛顿环。   牛顿环装置如图1所示。L为一平凸透镜,其球面A之半径r甚大(如1~2米);G为平面玻璃片。在A、B两面之间形成空气薄膜。发自面光源S的光波(源波)由半反射镜D反射而进入L,然后在空气膜的上表面A发生反射和折射。反射波透过L进入上部空间为W1;折射波在面B上反射后亦经L进入上部空间为W2。面光源 S上的每个点发出的源波皆产生这样的一对波W1和W2。每一对波是相干波(见光的干涉),形成它们自己的一组干涉条纹。在空气薄膜附近,各组条纹的亮条纹和暗条纹位置分别对应重合,就是说,干涉条纹定域在薄膜附近。

图1

在膜上某点P,两波W1与W2的光程差为Δ=2tt为P点处膜的厚度。由于光在界面B上的反射是从光疏媒质(如空气)到光密媒质(如玻璃)的反射,故有π的位相跃变;而波在A面上的反射无此跃变。所以W1与W2的位相差δ应为

设P到接触点O的距离为r,则在

处为亮条纹;在

处为暗条纹。光强沿r的分布函数如图2所示。

图2