牛顿环实验如何判断待测表面是球面还是平面,是凹还是凸?

Question

牛顿环实验如何判断待测表面是球面还是平面,是凹还是凸?

Answer 1

（牛顿环）又称“牛顿圈”.光的一种干涉图样,是一些明暗相间的同心圆环.例如用一个曲率半径很大的凸透镜的凸面和一平面玻璃接触,在日光下或用白光照射时,可以看到接处点为一暗点,其周围为一些明暗相间的彩色圆环；而用单色光照射时,则表现为一些明暗相间的单色圆圈.这些圆圈的距离不等,随离中心点的距离的增加而逐渐变窄.它们是由球面上和平面上反射的光线相互干涉而形成的干涉条纹.在加工光学元件时,广泛采用牛顿环的原理来检查平面或曲面的面型准确度.在牛顿环的示意图上,B为底下的平面玻璃,A为平凸透镜,其与平面玻璃的接触点为O,在O点的四周则是平面玻璃与凸透镜所夹的空气气隙.当平行单色光垂直入射于凸透镜的平表面时.在空气气隙的上下两表面所引起的反射光线形成相干光.光线在气隙上下表面反射（一是在光疏媒质面上反射,一是在光密媒质面上反射）.
一种光的干涉图样．是牛顿在1675年首先观察到的,将一块曲率半径较大的平凸透镜放在一块玻璃平板上,用单色光照射透镜与玻璃板,就可以观察到一些明暗相同的同心圆环,圆环分布是中间疏、边缘密,圆心在接触点O,从反射光看到的牛顿环中心是暗的,从透射光看到的牛顿环中心是明的,若用白光入射,将观察到彩色圆环,牛顿环是典型的等厚薄膜干涉,平凸透镜的凸球面和玻璃平板之间形成一个厚度均匀变化的圆尖劈形空气簿膜,当平行光垂直射向平凸透镜时,从尖劈形空气膜上、下表面反射的两束光相互叠加而产生干涉,同一半径的圆环处空气膜厚度相同,上、下表面反射光程差相同,因此使干涉图样呈圆环状,这种由同一厚度薄膜产生同一干涉条纹的干涉称作等厚干涉.
牛顿环装置常用来检验光学元件表面的准确度,如果改变凸透镜和平板玻璃间的压力,能使其间空气薄膜的厚度发生微小变化,条纹就会移动,用此原理可以精密地测定压力或长度的微小变化.
牛顿环是牛顿首先观察到的,但是由于牛顿持光的粒子说,他并不认为牛顿环是干涉的结果,他用微粒子说解释了他的观测结果,但很不令人满意,直到19世纪初才由英国科学家杨氏用光的波动理论解释了牛顿环.