牛顿环干涉实验的改进

研究光的干涉现象可以进一步加深对光的波动性的认识,产生光的干涉的仪器很多,牛顿环仪是一种常见的观察光的干涉的光学器件、用牛顿环仪可以观察到光的等厚干涉,对其干涉条纹有关量进行测量,便可以很精确地测得产生牛顿环干涉条纹的光学元器件的一些特性参数、用牛顿环仪可以测单色光的波长、组成牛顿环仪的平凸透镜的曲率半径,检验物体表面的光洁度和平面度.用牛顿环干涉实验测平凸透镜的曲率半径是大学物理实验中的基本实验.笔者根据多年的教学实践,认为该实验中存在一些问题,而且在数据处理方法上没有一个规范和统一的方法,本文就此进行探讨与研究.     

介绍一种透射式牛顿环装置

通常物理实验中都是利用单色光照射图1所示的牛顿环装置产生反射式等厚条纹用来测量透镜的曲率半径。但是当我们用透射光观察牛顿环装置产生的干涉条纹时,由于构成牛顿环装置中的透镜球面和玻璃板表面对     

对牛顿环实验中不等精度测量数据的处理

据笔者了解，目前各高等院校对牛顿环实验的数据，基本上都是在假设干涉条纹为均匀分布条件下，应用逐差法来处理，并在此基础上分析误差”‘、”’．本文对牛顿环实验中不等精度测量的数据用最小二乘法给出了较为合理的处理．一、牛顿环实验是不等精度测量大家知道，在牛顿环实验中，反射光第k级干涉暗纹半径满足关系其中，R为待测透镜的曲率半径，A为人射单色光波长．公式表明了与成正比，有即干涉条纹随级数的增大愈来愈密，愈来愈细．因此，该测量是非线性不等精度测量．二、用还差法处理数据存在的问题在用逐差法处理数据时有公式表明…     

便携投影式牛顿环干涉演示仪的研制与应用

设计自制了投影式多波长反射、透射牛顿环干涉演示仪。该演示仪将装有毛玻璃屏的遥控变色发光二极管(LED)分别安装在牛顿环仪的前后两侧,通过开关控制两个光源独立或同时发光。用遥控器可以控制光源颜色和闪烁模式。牛顿环反射或透射干涉的图案通过带有VGA信号功能的CCD摄像机拍摄并在显示器或投影仪上显示出来,供全体师生观看研究,实现了薄膜干涉的课堂演示。该演示仪体积小巧,便于携带,操作简便,适合教学应用。     

基于数字标尺的等厚干涉实验仪

运用数字化标尺技术,研制GDG-2型光电等厚干涉实验仪,实现牛顿环直径的直接测量,并将测量值由LED数码管显示.该仪器简化了实验操作,提高了实验效率,提高了测量精确度.     

基于颜色仿真与匹配的肥皂膜厚度测量

肥皂膜在日常生活和物理学中经常会遇到.在薄膜干涉中也常会作为例子使用.人们总是关心,各种不同肥皂膜的厚度及其变化情况如何.本文以宽光谱LED为光源,观察并用相机拍摄了肥皂膜上的干涉图样,用颜色仿真和匹配法测量了肥皂膜的厚度.并且采用已知波长的单色光重复测量了肥皂膜厚度,同时用等厚干涉公式验证了测量结果.结果显示,与宽光谱光源相比,用单色光源做此类实验更具优势.     

手机和Matlab相结合测量牛顿环的曲率半径

介绍了牛顿环曲率半径数据采集与处理的方法.该方法利用手机拍摄牛顿环干涉图像,使用Matlab对图像进行处理,利用视场直径计算出像素和实际物理距离的对应关系,进而完成对牛顿环曲率半径的测量.     

牛顿环实验等精度测量及其不确定度的评定与表示

讨论了等精度测量牛顿环曲率半径及牛顿环直径测量不确定度的评定与表示。     

实验教学用简易光谱仪的研制

研制了实验教学用简易光谱仪,分光器件用全息光栅和棱镜构成,使各波长衍射光成像在CCD平面上不同位置,显示器显示出光谱线和光强曲线.整机体积小,精度较高.利用已知单色光波长进行光谱仪定标,建立(横坐标)像素坐标与被测光波长(纵坐标)之间的函数关系,采用假设性检验法求出测量单色光波长的置信区间.     

LED作为量子效率仪中单色光的可行性研究

随着LED技术的不断进步，已发展出多种波长的大功率LED，不用昂贵的单色仪，而采用各种波长的LED作为单色光来制造量子效率仪；也不需要旋转滤色片轮切换滤色片来避免光栅单色仪中高级次光谱的影响。LED作为单色光，可实现无机械运动、测量速度快、故障率低的优点。多只LED焊接在PCB上形成离散型光源，无法采用常规的椭球面反射镜、透镜或凹面反射镜进行汇聚。采用高反射率反射镜片制备成锥形光导管，将离散型光源发出的光汇聚为一个小光斑，可以很好地解决离散型光源汇聚难的问题，同时实现了高的光利用率。通过测量LED的波峰值、半峰宽和稳定性，并与传统的卤素灯和氙灯为光源的传统量子效率仪进行比较，发现单色光的波峰值与量子效率的测量准确性是正相关的，波峰值越高，测量的准确性越高；半峰宽在5.1~9.5 nm范围内，半峰宽对测量的准确性没有影响。采用LED、卤素灯和氙灯量子效率仪分别测试同一块太阳电池的量子效率，计算相同波段的积分电流，与世界先进的氙灯量子效率仪相比，相对偏差为0.34%，与卤素灯量子效率仪的相当，说明半峰宽在5.1~55.7 nm范围内，测量准确性与半峰宽无明显的相关性；LED的不稳定度为0.4%，介于氙灯和卤素灯之间。从这几个方面来看，LED是可以作为单色光用于量子效率的测试。