基于光干涉法的光学玻璃应力测量方法研究

以平板理论为基础,利用牛顿环应力变形导致干涉图样的微小变化,提出一种基于光干涉法测量玻璃体应力的无损测量方法。理论推导出牛顿环曲率半径与应力之间的变换关系,利用自行设计的可安装在牛顿环仪上的施压装置,实验研究了施加应力与干涉图样的变换关系,通过理论分析与实验比较,证明了用牛顿环干涉法测量应力的可行性。利用该装置及方法对光学玻璃试样的应力进行测量,测量结果与实际施加的应力进行比较,误差最小为0.8%。     

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     

透射式镀膜牛顿环实验的研究

牛顿环具有反射式和透射式干涉环,透射式干涉环对比度不高,实验效果差,文章对牛顿环装置进行了镀膜处理,研究了薄膜对透射式牛顿环的影响,结果表明,反射率为20%及40%的单侧薄膜均能很好地提高透射式牛顿环的对比度,且对比度随着单侧薄膜反射率的增加而提高,反射率为20%的双侧膜所获得的牛顿环对比度要优于反射率为40%的单侧膜。研究改善了透射式牛顿环实验的观察效果,提高了测量精度,为牛顿环实验装置提供了更好的观察环境。     

光学玻璃挠曲刚度的光学测量方法研究

提出了一种基于光干涉法测量小样品光学平板玻璃挠曲刚度的方法。应用平板理论及牛顿环原理推导了光学平板玻璃挠曲刚度与牛顿环干涉图像之间的解析公式,通过自行设计的牛顿环应力测量装置测量了光学平板玻璃的应力及对应的牛顿环干涉图像,得到了光学平板玻璃的挠曲刚度。实验结果显示:测得的挠曲刚度数据与厂家标称值相比,在应力29.02~38.66N范围内,测量相对误差不超过±6.9%;在应力16.07~29.02N范围内,测量相对误差不超过±11%。     

牛顿环干涉法测定液体折射率装置的设计

文章讨论的是用牛顿环干涉法测定液体折射率装置的设计,属于普通物理实验装置。改装后的牛顿环装置便于测量液体的折射率,实验操作方便,实验现象清晰可见,为学生更好的理解干涉现象的应用提供实验指导。     

薄膜干涉的若干问题探讨

1 问题1:在观察牛顿环干涉装置中,用钠光或激光照射,能否观察到平凸透镜玻璃两表面反射产生的干涉条纹     

圆锥面与抛物面组合的类牛顿环干涉图样研究

在普通(典型)牛顿环的基础上,讨论由直线旋转形成的圆锥面与二次曲线旋转形成的抛物面或平凸(平凹)透镜组合的类牛顿环的干涉图样.通过理论分析得出类牛顿环的光程差和光强公式,利用Mathematica仿真模拟出干涉图样,并讨论直线系数和二次函数系数大小对干涉图样的影响.研究类牛顿环干涉,有利于拓展对牛顿环干涉的理解,为类牛顿环实验提供新的方法.     

牛顿环干涉实验问题探究

针对牛顿环干涉实验中数环数、牛顿环装置接触中心圆面大小以及汞光波长测量结果等几个问题,用同一个牛顿环装置进行了多次实验测量并处理实验数据,得到的结果表明,适当地增加数环环数和牛顿环装置接触中心圆面要有适当大小以保持平凸透镜稳定地立于平板玻璃之上,可有效提高凸面半径测量结果的准确度,并可有效减小随机偏差。此外,根据汞光光谱各谱线的相对强度,能够解释汞光波长的单一测量结果。     

牛顿环实验的新方法

基于最小二乘法原理，直接对牛顿环干涉条纹进行拟合，推导出了透镜曲率半径与拟合方程系数之间的关系，利用干涉条纹数字化方法求出了透镜的曲率半径．由于数据点取在牛顿环的圆周上，克服了传统方法难以对准中心和干涉条纹发生变形时不能保证△（r~2)恒为常量的困难．     

反射光、透射光牛顿环互补性的观察

学生从理性上容易承认反射光、透射光干涉的牛顿环是互补的,但缺乏感性认识,本装置通过实际观察,使学生建立起感性认识。选用两台JXD—2型读数显微镜,如图1所示进行安装配置。用透镜夹将牛顿环仪夹住,调好,放在两读数显微镜之间。用钠光灯做光源。调节显微镜和牛顿环仪等高、同轴,再分别调节读数显微镜A、B,使其能清晰地看到反射光、透射光干涉形成的牛顿环。此时便可观察到反射光牛顿环的暗纹处,恰为透射光牛顿环的明纹处,即两者互补。     

牛顿环实验误差的探讨

对牛顿环实验中干涉宽度的变化对测量过程中各种物理量的影响进行分析,提出了牛顿环实验数据处理方法,找到了减小测量误差钧途径。     

用牛顿环产生的干涉条纹测量液体的折射率

提出了用牛顿环实验装置,通过测量干涉条纹的半径来测量液体折射率的方法。     

牛顿型等厚直纹干涉及其变异结构

采用分类归纳的方法给出各类变异的牛顿型等厚直纹干涉结构,推导并分析了各类干涉结构发生等厚干涉的条件及干涉条纹的分布规律。理论推导与实验结果相互印证。同时指明牛顿型直纹干涉技术在圆柱形工件表面曲率半径的测定方面的应用,特别是非接触式牛顿型直纹干涉结构在某些圆柱形及平板形工件表面缺陷与畸变的无损探测方面的应用,以及应用于牛顿环光学干涉技术的教学研究。     

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.     

牛顿环虚拟实验系统研究

为了弥补传统牛顿环干涉实验中视场范围狭小,回程误差消除困难,环境扰动等实际问题,加深学生对牛顿环等厚干涉实验的基本理解。本文基于LabVIEW设计并实现了虚拟牛顿环干涉实验。该虚拟实验可实时输入等厚干涉测量法所需的相关虚拟实验参数,并绘制相应的牛顿环干涉图样。同时,该牛顿环虚拟实验对所测量平凸镜半径实验结果进行相应的误差分析。     

基于Mathematica的牛顿环干涉图样可视化交互研究

基于Mathematica软件仿真模拟了入射光波长、透镜曲率半径及透镜与平面玻璃板间距等参数不同情况下的牛顿环干涉图样。利用动态交互功能,探究了牛顿环干涉现象及其变化规律,并研究了动态干涉图样在未安装Mathematica情况下的运行方法。其研究结果更加便于干涉图样的展现与实际教学的可视化,加深对牛顿环干涉的理解。     

基于ZEMAX的变形牛顿环装置仿真分析

牛顿环实验是大学物理实验中的基础性实验,而仿真实验可以不受实验仪器和实验场所的限制,效果形象、直观,有助于理论和实践教学。本文基于ZEMAX软件对牛顿环仪及其变形装置进行仿真,对实验方案进行了综合性拓展及仿真分析,验证了其可行性;通过在模型中改变凸透镜的曲率半径、入射波长、介质折射率和介质薄膜厚度等参数,观察干涉条纹的变化规律,可对实际实验中有效而准确的调节起到指导作用,从而有效减少贵重仪器的划伤并轻松排除外界干扰;针对白光源干涉场强较弱牛顿环现象难以观察、透镜凸球面换为非球面时条纹分布规律难以用解析法得到的难题进行了仿真分析,可有效突破实验仪器对实验内容拓展和延伸的限制,具有一定的应用价值。     

牛顿环实验的MATLAB仿真及分析研究

首先分析了牛顿环干涉原理,并根据干涉原理然后对牛顿环进行了MATLAB软件仿真。仿真结果表明,基于MATLAB的牛顿环实验仿真教学具有一定的可行性,可以展示不同参数对牛顿环干涉图形的影响效果,更加直观形象化。最后再结合具体实验数据,求得凸透镜曲率半径,并分析讨论了曲率半径的不确定度。     

光学玻璃弹性模量的自动化测量方法

针对现有光学玻璃弹性模量测量周期长、测量过程复杂等问题,提出了一种利用计算机图像处理技术快速测量小样品光学平板玻璃弹性模量的方法。基于接触力学理论和牛顿环干涉原理推导出测量光学玻璃弹性模量的解析式,利用图像处理技术的优势,通过摄像头拍摄牛顿环干涉图像,设计MFC监控与单张图片拍摄界面程序,自动测量牛顿环干涉图像中心黑斑半径,最后根据光学玻璃弹性模量与牛顿环干涉图像中心黑斑半径及牛顿环中心应力之间的关联关系,实现小样品光学玻璃弹性模量的快速测量。实验结果表明:在应力31.17 N～55.11 N范围内,光学玻璃弹性模量的测量相对误差不超过±8.8%;在应力55.11 N～71.07 N范围内,测量相对误差不超过±16%。     

牛顿环实验及其历史作用

牛顿环实验是大家熟悉的一种空气薄膜产生的等厚干涉实验，尽管实验原理并不复杂，却有不少著名物理学家从不同角度对它进行过细致研究，因而在历史上发挥过重要作用．牛顿深入研究了这种实验现象，进行了精确测量，找出了环的直径分布规律；杨氏利用这一装置验证了位相跃变理论；阿喇戈由检验牛顿环的偏振状态，对微粒说理论提出了怀疑；斐索用牛顿环装置测定了纳黄双线的波长差．下面让我们看一下牛顿环实验的历史背景和作用．l最初的《顿环实验1665年胡克（RobertHooke）在他的著作中就描述了薄云母片、肥皂泡、吹制玻璃和两块压在一起…