牛顿环干涉现象的研究和测量 思考问题

Question

1.在牛顿环实验中，假如平玻璃板上有的微小的凸起，由凸起处空气薄膜厚度变小，导致等厚干涉条纹发生畸变，试问，这时的牛顿环暗环是局部内凹还是外凸？为什么？

2.用白光照射时能否看到牛顿环干涉条纹？此时条纹有何特征？

Answer 1

1、内凹牛顿环实验中应该看到的是等厚条纹，所谓“等厚”就是指厚度相同（光程差相同）的地方干涉条纹的明暗程度一致。假如平玻璃板上有的微小的凸起，则厚度减小，此处条纹的明暗程度应与偏向中心的点一致，因此看到的条纹是内凹的。 2、这要看白光的谱宽和牛顿环的结构了从波动光学的角度讲，光本质上都是干涉的。至于干涉条纹能否被观察到，就要看探测器的检测精度了。如果用人眼来看，空间分辨精度大概为几微米到几十微米（明视距离附近）；时间分辨精度大概1/24秒。由于白光是复色光，可以看成是多种单色光的干涉条纹叠加。而每种单色光的波长不一致，导致同样的光程差下具有不同的位相差，即不同波长的明纹和暗纹位置并不重合。如果某种波长的明纹位置与另一种波长的暗纹位置重合，就会造成此处光强既不是极大又不是极小（即两个干涉信号相互抵消了）。具体情况分析起来比较复杂，赵凯华、母国光等人的《光学》教材中关于光的时空相干性中均有具体介绍和简单推导。你所问的问题是用宽谱光源照射牛顿环，应该属于时间相干性问题。简单处理的话可以用相干长度L=lamda^2/derta_lamda（其中lamda为中心波长、derta_lamda为谱宽）与光程差相比较。首先确定你想得到的观测范围，再算出这一范围中的最大光程差，如果最大光程差远大于相干长度（至少1个数量级），则可以看到比较明显的条纹。（正如楼上的所述，为彩色条纹，理论上中心为白色，向外波长依次增加，是“赤橙黄绿青蓝紫”的逆序）反之，则不易观察到条纹。另外，如果用眼睛观测的话，相当于是一个点。你想想原理图中那些平行光能否汇聚于这一点？因此实际观察中还涉及到一些空间相干性的问题，但往往可以忽略。

Answer 2

1、局部外凸、应为凸起处空气薄膜变小、也就等同于其内部某处的的干涉条纹移到了该处、大概画个图就好了、2、应该可以吧、、这个没考虑过、不过我想可以类比薄膜干涉、应该是彩色的环、并且不同颜色的环其半径与半径差都是不同的、

Answer 3