双透镜牛顿环干涉法测曲率半径

对经典光学实验仪器牛顿环进行改进,由光的干涉理论推导了曲率半径计算公式,测出第一干涉暗环半径不同时平凸透镜曲率半径和不确定度.数值拟合表明该法结果可靠,并有较多优点.

激光牛顿环现象分析及应用

为避免应力变形对钠光牛顿环仪测量的影响,提出了激光牛顿环的测量方法,理论分析了用激光光源替代传统的钠光光源测量平凸透镜曲率半径的原理和可行性,推导了对应的测量公式,并根据实验现象分析了激光牛顿环图像产生的原因,指出了激光牛顿环的缺陷以及解决问题的方向。分别用氦氖激光和钠光两种方法测量了同一个平凸透镜样品的曲率半径。实验结果表明,采用激光测量平凸透镜的曲率半径是可行的,避免了应力变形对测量的影响,且用激光光源所测结果与标准值的相对误差小于0.4%。相对于传统钠光光源的牛顿环仪,激光牛顿环的测量精度更高,更能体现光学非接触测量的优势。

基于牛顿环-曲率半径计算的CCD数字图像测量软件设计及应用

根据CCD数字图像处理技术,利用Delphi6设计出一种实用的数字图像测量软件,将此测量软件应用在等厚干涉-牛顿环实验中,通过CCD成像可以获取清晰的等厚干涉条纹—牛顿环图像,将此测量软件经过长度定标后,可以方便快捷的测量出第n级(或第m级)干涉条纹的直径D(或半径r),通过计算机测量计算的牛顿环曲率半径R误差远小于传统测量方法。

牛顿环实验的研究

理论和实验研究表明,牛顿环实验中平凸透镜和平板玻璃的弹性形变和磨损,影响平凸透镜曲率半径的准确测量,采用干涉级数差法可以消除平凸透镜的磨损和弹性形变、平板玻璃的磨损对平凸透镜曲率半径测量的影响。另外,平板玻璃的弹性形变会引起平凸透镜曲率半径的测量值偏大,可通过测量较高级数的干涉条纹减小这种测量误差。因此,在牛顿环实验中应尽量避免平板玻璃发生弹性形变,也就是干涉圆环的中心暗斑的尺寸应该尽量小,同时测量级数较高的干涉条纹且采用干涉级数差法计算平凸透镜的曲率半径。

正交柱面透镜的椭圆(双曲)型等厚干涉条纹

运用分类和归纳的方法,本文研究讨论了两种新发现的正交平凸-平凸(平凹)柱面透镜间的等厚干涉椭圆(双曲)条纹,推导并分析了这两类新的干涉结构发生等厚干涉的条件及干涉条纹的分布规律.相较于原有的牛顿环干涉仪,本文新设计的干涉装置既具相似性又有新颖性,扩展了牛顿环等厚干涉学术研究的范围,并简述了其可能的技术应用.

牛顿环干涉实验中若干问题的讨论

在简要介绍牛顿环干涉实验原理的基础上,详细分析了中央暗斑大小、暗环直径的测量方式以及初始干涉级数对测量结果的影响。研究结果表明以上三个因素都会对实验结果产生一定的影响。在实验中,首先,应将牛顿环仪的三个螺钉调整到适当的程度,使中央暗斑直径调节在0.9~1.3mm范围内为宜;其次,暗环的直径值应选取暗环两侧条纹中心之间距或暗环两侧条纹内、外切线之间距;最后,m-n=10的条件下,通过测定25~21,15~11各级暗环直径,由此计算得到的曲率半径值更接近标准值。

牛顿环环数差选择对测量的影响

本文根据干涉原理．全面讨论分析等厚干涉－牛顿环测透镜的曲率半径环数差的选择对测量结果的影响．

用比较法测量光波波长

探索了用比较法测量光波波长的原理,利用光的干涉现象,比较钠黄光的波长直接测算LED的波长,拓展了传统的实验方法,丰富了实验教学内容。

牛顿环与等倾干涉条纹比较

对牛顿环等厚干涉和薄膜等倾干涉条纹形状、干涉级次以及膜厚改变和复色光照射时的情况作了比较分析．

基于分数傅里叶变换的新型牛顿环实验仪

基于分数傅里叶变换的新型牛顿环实验仪有别于原有的基于数环法的实验仪,该实验仪从信号机理出发,揭示了牛顿环的Chirp信号本质,创造性地将分数傅里叶变换引入牛顿环实验中,实现对透镜曲率半径等物理参数的高精度测量,为大学物理等厚干涉实验提供了一个新的视角,可拓宽学生视野,激发其创新性思维。

牛顿环干涉条纹常用半径公式的修正

本文根据反射和折射定律 ,通过精确计算两干涉光束的光程差 ,给出了牛顿环干涉较严格的条纹半径公式 ,并指出当透镜曲率半径较大而干涉条纹级数较小时 。

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。

基于三角形收缩法改进的分数傅里叶变换估计牛顿环参数

针对分数傅里叶变换用于牛顿环参数估计时速度较慢的问题,通过分析牛顿环条纹图分数傅里叶域幅值最大值与相应旋转角的分布规律,提出基于三角形收缩法改进的分数傅里叶变换进行牛顿环参数估计的方法。实验结果表明:该方法具有可行性,对于图像尺寸小于640×640 pixels的条纹图,处理所需时间<1 s,随着图像尺寸增加,条纹图中包含的条纹数目增加,曲率半径估计值相对误差降低,而处理时间仍可满足工程实际需求。以处理1080×1080 pixels的图像为例,估计值相对误差为0.001%,处理时间为3.31 s。该方法估计720×720 pixels高斯噪声污损的牛顿环干涉条纹图像平均用时1.28 s,约为传统分数傅里叶变换用时的1/700。

手机和画图工具结合处理牛顿环干涉图

利用手机和画图工具拍摄处理牛顿环干涉图像,通过显微镜视场直径求出画图工具中的像素和实际物理距离间的对应关系,进而求得牛顿环曲率半径.并把处理结果与常规用读数显微镜读数,逐差法处理数据的结果进行了对比.对比显示:牛顿环干涉实验的图像处理完全可以用手机和画图工具取代常规数据处理方法,避免了回程误差,得到了更好的实验结果.

基于牛顿环等厚干涉的数值分析

在牛顿环等厚干涉现象中,为了研究透镜曲率半径对干涉圆环半径和相邻暗环或明环间距的影响,揭示干涉圆环半径和相邻暗环或明环间距随干涉级次的变化规律,通过理论计算及数值分析,表明干涉圆环半径随干涉级次单调递增,相邻暗环或明环间距随干涉级次单调递减,并且均与透镜曲率半径的大小有关.

基于牛顿环的拓展性实验方案设计

根据牛顿环等厚干涉的基本原理,在传统测量平凸透镜曲率半径的基础上,对牛顿环实验进行实验内容与实验方法方面的拓展.实验内容拓展包括测量介质折射率、单色光波长以及测量玻璃弹性模量,实验方法拓展包括用激光法和分光计法分别测量平凸透镜曲率半径.这些拓展性实验丰富了牛顿环等厚干涉的实验内容,促进了物理实验方法和实验技术的融会贯通,能够激发学生探索创新的热情,提高综合应用物理知识解决实际问题的能力.

基于机器视觉的平凸透镜曲率半径检测方法

提出了一种基于机器视觉的牛顿环参数检测方法,用于测量平凸透镜的曲率半径。实验采用钠光灯为光源,通过分束镜反射入射光并采集牛顿环干涉图样,利用HALCON软件进行图像处理,包括预处理、图像锐化、取骨骼操作和轮廓分割等步骤。通过拟合圆形轮廓,提取暗条纹的圆心坐标和半径,进而计算透镜的曲率半径。实验结果显示,所提方法能在毫米级误差下准确测得平凸透镜的曲率半径。

提高牛顿环仪测量透镜曲率半径精确度的实验研究

牛顿环仪测透镜曲率半径是大学物理实验中基础的光学实验之一。本文通过多次的实验操作,获得多组测量数据,探究影响实验测量的因素,获得提高该实验精确度的方法。