基于Monte-Carlo和Visual Basic的牛顿环实验模拟

"牛顿环"是牛顿在1675年发现的一种等厚干涉现象.托马斯·杨用自己创建的干涉原理解释了牛顿环现象,为光的波动性提供了强有力的证据.牛顿环在生产实践中应用广泛,可以利用它精确检验光学元件的表面质量、测量透镜表面曲率半径以及液体的折射率等.[1、2]牛顿环实验是物理中的一个重要光学实验,但在教学实践中存在一定局限性[3]:通过显微镜观察干涉条纹,读数显微镜的视场范围很小,极易引起视觉疲     

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。     

数字图像处理技术在牛顿环实验中的应用

针对牛顿环实验中传统观察和测量手段存在的弊端,进行实验改进。利用CMOS视频摄像头和计算机结合传统光学实验系统,构建廉价的数字图像采集系统,将现代图像处理技术合理地溶入普通物理实验中的光学实验中,可增强实验直观性,解决实验观察及演示难的问题。通过图像增强、二值化和细化等数字图像处理技术得到单像素的牛顿环干涉条纹,实现干涉条纹中心的精确定位,提高测量精度。     

牛顿环实验中正确测量暗环直径的理论依据

针对在"用牛顿环测透镜的曲率半径"实验中暗环条纹直径正确测量的问题,通过光学理论分析得出应选取暗环两侧的条纹外边缘之间距作为暗环直径的结论。     

《光学》实验仿真及可视化教学研究--以“牛顿环干涉”为例

运用Matlab软件构建了可独立运行、囊括多个经典光学实验的仿真平台。本文以“牛顿环干涉”为例,系统介绍了仿真功能,并探索《光学》实验的可视化教学模式。构建的《光学》仿真平台其物理现象突出、操作性强,可极大提高学习兴趣及教学质量。     

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。     

大学物理中典型光学实验原理与应用介绍

对大学物理中的有关光学实验,按照几何光学实验、波动光学实验和近代光学实验进行归类,对其中光的反射、折射、干涉、衍射和偏振以及光电效应和激光全息原理进行了系统的归纳和总结,并对光杠杆、三棱镜分光、牛顿环、光栅衍射、偏振旋光、测定普朗克常量和拍摄全息图的方法和应用进行了扼要的分析和介绍。     

MATLAB在光学实验中的应用

利用MATLAB强大便捷的科学计算功能，引入多项式拟合法处理牛顿环实验数据，提高了实验的测量精度，拓展了测量范围；基于MATLAB的科学可视化功能对光学实验现象进行计算机模拟，在实验教学中应用效果明显。     

牛顿环实验的误差估算

该文根据干涉原理，用实验数据对牛顿环实验的误差进行了估算，结果表明；选取环数差大的牛顿环和环序数初始值小的环进行测量，对减少牛顿环实验的误差有利。     

关于牛顿环实验数据的处理

用牛顿环实验中的实测数据,比较牛顿环实验的两种数据处理方法,通过对这两种方法的理论分析,论证了加权平均法是该实验数据处理的最佳方法,提出了借助计算机用matlab软件处理牛顿环实验的数据将简化加权平均法。     

基于ANSYS的牛顿环应力变形分析及结构优化应用

针对牛顿环应力变形难以测量的问题,利用ANSYS有限元法精确计算牛顿环光学玻璃中心变形量及应力值,得到牛顿环变形云图及等效应力云图。对于牛顿环结构中螺钉加力引起的应力变形情况,设计了一种5螺钉固定的牛顿环优化模型,应用ANSYS有限元法验证了优化模型的可行性及准确性,减小了应力变形引起的牛顿环测量误差。应用仿真变形量快速测量光学玻璃弯曲刚度值,在光学测量领域具有实际应用价值。仿真结果表明,优化模型中心变形量及应力值测量误差均有较大幅度的减小,加载载荷在12.5～40 N、60～70 N范围内可作为ANSYS有限元仿真计算光学玻璃弯曲刚度值的最佳应力区间。     

牛顿环实验的扩展研究

通过观察、测量牛顿环实验过程中出现的变形牛顿环,分析得出变形牛顿环的形成是由于牛顿环装置中玻璃面附着有微小尘埃或玻璃发生形变后产生;同时,探完了变形牛顿环的物理原理及变形环的特点与规律．     

牛顿环实验的研究

利用公式推理和实践测量对牛顿环实验中环中心出现亮纹、环内凹、环中心出现较大暗斑的变形牛顿环进行了分析，结果表明，环中心出现亮纹、环内凹变形牛顿环对透镜曲率半径测量结果无影响，而环中心出现较大暗斑的变形牛顿环会使透镜曲率半径的测量结果偏大于真值。     

杨氏双缝干涉光强公式的两种推证

杨氏双缝干涉实验是物理波动光学中最基本的实验,由对杨氏双缝实验的分析、推证所得到的两相干光波的干涉光强公式,是整个光学干涉问题的基础。不论是分波阵面法的菲湟耳双面镜干涉,劳埃镜干涉,还是分振幅法的种种薄膜干涉：坡耳实验、劈尖、牛顿环等,所依据的基本原...     

等厚干涉实验中牛顿环暗纹直径自动测量方法

为满足远程实验测量需要,针对传统等厚干涉实验中牛顿环测量误差较大问题,提出一种牛顿环暗纹直径自动测量方法。与传统测量方法相比,该方法缩减了测量时间、提高了测量精度,测量得到的牛顿环曲率半径误差缩小到2.2%~2.7%范围内,并为实现等厚干涉实验的远程测控提供可靠的技术支持。     

基于对称相关的牛顿环参数自动测量

根据牛顿环的对称性特点,提出一种牛顿环参数自动检测方法。首先对采集到的牛顿环干涉条纹进行对比度增强处理,提高条纹对比度;根据牛顿环的对称性,使用互相关方法确定牛顿环中心;计算通过牛顿环中心直径上的灰度极小值位置,确定各级暗环的直径,计算出牛顿环的参数。使用本方法对曲率半径为855.1mm的平凸透镜进行了实验验证,选取沿水平方向及45°方向进行计算,沿水平方向和45°方向得到平凸透镜的曲率半径分别为851.9、861.9 mm,相对误差为0.37%、0.80%。     

基于MATLAB的牛顿环的模拟研究

根据光的干涉理论,利用MATLAB强大的科学计算功能,对牛顿环进行模拟,并通过动画形式展现了入射光波长、透镜半径及透镜与平面玻璃板间距离变化时牛顿环的移动方向,结果表明:该模拟简便、直观地展现了这一物理现象,为光学的理论分析与实验教学提供了方便.     

对牛顿环干涉实验中若干问题的研究

该文对牛顿环实验中关于干涉条纹形成的定域、牛顿环中心暗斑和亮斑起因及其对测量结果影响、实验始测级数选取以及实验扩展等若干问题进行了分析及探讨。     

牛顿环实验的环心探讨

分析了在指导牛顿环实验过程中遇到的三种不同环心的观测结果的来源,给出了合理的解释;并通过让学生探讨三种不同的环心的来源,使学生加强了对牛顿环理论的理解。     

牛顿环装置的改进并测量液体折射率及现象讨论

根据牛顿环干涉法测量液体折射率时存在的视场模糊不清的实验现象,改进牛顿环装置,获得更加清晰易于观察的干涉条纹,并确保在同一薄膜厚度下测量液体折射率,提高测量折射率的精确度。结合真实可靠的实验图片,对现象分析讨论,进一步说明牛顿环装置改进的合理性。