测量不确定度在光学实验教学中的应用

根据复旦大学物理系的教学实践经验,以牛顿环、分光计(分光仪)及迈克耳孙干涉仪等基础物理实验为例,阐述了在基础光学实验中进行测量不确定度的评估方法.     

牛顿环测透镜曲率半径数据分析和结果探讨

文中用Origin软件对牛顿环实验的数据进行线性拟合与处理,具有简洁、快捷与直观等特点.并讨论了所得拟合曲线的截距与牛顿环实验装置的关系.     

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     

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…     

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。     

复合型干涉光源在牛顿环实验中的应用

对LED光源和固体激光器光源进行了光谱特性分析,优化整合之后设计制作成多功能干涉光源.该光源用来取代传统钠灯光源被用在牛顿环实验上,实验结果优良.该光源具有造价低,寿命长,功耗小,便于携带等优点,可以被推广应用到其他大学物理光学实验中.     

基于LabVIEW平台的牛顿环虚拟仿真实验

利用LabVIEW平台设计了牛顿环的虚拟仿真实验平台,动态直观演示了利用牛顿环实验测量透镜曲率半径的过程,并分析了各参量对干涉现象的影响.提高了可视化效果和测量精度,降低了操作难度.并利用该程序模拟了测量介质溶液的折射率,对课堂实验进行了拓展.     

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。     

喇曼分光仪中杂散光的测试

本文讨论了喇曼分光仪中杂散光测试工作的实施方案及其存在的困难,提出了用改变光吸收液体浓度方便地增减光强进行测试的解决办法,利用普通仪器就能实现光强变化达十三个数量级的测试。文章给出了利用这一减光方法对喇曼分光仪的杂散光进行实际测试的实验装置,绘出了对SD-Ⅱ和SD-IV型全息凹面光栅单色仪以及双单色仪杂散光的实际测试结果。作者还对统一杂散光指标的测试条件提出了建议。     

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.     

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.     

利用牛顿环装置测量平玻璃折射率

在牛顿环实验装置半透半反镜和移测显微镜物镜之间垂直光路位置放置待测平玻璃,改变平玻璃倾角,使干涉条纹产生水平位移,测量水平位移和倾角之间的关系,通过数据拟合测出平玻璃折射率的大小.该方法的关键是平玻璃倾角和水平微小位移的准确测量.实验中充分利用实验室现有条件组装角度测量仪测量倾角,利用牛顿环高精度移测显微镜以干涉环为参照读取微小位移,实现了对折射率较高精度的测量.     

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。     

牛顿环中心暗斑对曲率半径测量的影响及实验改进

牛顿环中心暗斑的大小对测量得到的平凸透镜曲率半径存在较大的影响,针对这一问题,本文分析了其原因并对牛顿环装置进行改进。通过在平凸透镜与平板玻璃之间增加一环形薄垫圈,使得两者之间的接触面积显著减小,得到干涉圆环中间的暗斑也明显变小。利用改进后的装置测量得到的曲率半径接近参考值。研究结果表明增加垫圈的方法行之有效且易实现,能够减小因暗斑大小不一致造成实验结果数据的分散性,改善教学效果。     

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.     

基于Python的牛顿环实验数据拟合及分析方法

牛顿环实验是经典的大学物理实验,其实验数据量大,手工计算非常容易出错。基于Python的第三方库对牛顿环实验数据进行拟合分析,利用numpy进行数据的预处理和不确定度的计算,利用scikit-learn建立线性回归模型拟合数据并求解,最后利用matplotlib绘制图像实现数据的可视化。本方法能快速处理实验数据,绘制拟合曲线并输出相对不确定度,形象而又直观,对牛顿环实验数据的分析和处理有很好的辅助作用。     

The Measurement of Glass Elastic Modulus by Using of Newton＇s Ring Experiment

弹性模量是衡量物体抵抗形变能力的重要物理量,本文在对牛顿环这一大学物理经典实验研究的基础之上,对牛顿环仪进行了改装,从理论上分析光学平板玻璃与平凸透镜接触端暗斑大小与外力的关系。测定弹性模量,同时利用MTALAB进行数据处理。     

利用牛顿环实验测定玻璃的弹性模量

弹性模量是衡量物体抵抗形变能力的重要物理量,本文在对牛顿环这一大学物理经典实验研究的基础之上,对牛顿环仪进行了改装,从理论上分析光学平板玻璃与平凸透镜接触端暗斑大小与外力的关系。测定弹性模量,同时利用MTALAB进行数据处理。