成像法研究牛顿环

(上海交通大学 物理实验教学中心)

成像法研究牛顿环

(上海交通大学 物理实验教学中心)

1 主要内容

在大学物理实验中，牛顿环实验是一个广泛开设的实验. 对实验进行了重新设计，把单纯的牛顿环测量实验改造成为牛顿环成像测量与图像处理的综合性设计性实验. 运用通用CMOS传感器，并配以高质量的透镜及其他光学元件，获得了清晰的畸变很小的牛顿环图像.

实验内容有(3学时)：

1)学习光路同轴等高的调整方法，调节光路至同轴等高；

2)进一步了解光的干涉原理，分别利用透射光和反射光观察光的等厚干涉现象，拍摄相应的清晰的牛顿环照片；

3)了解光学成像法处理图形的工作原理，了解景深概念；

4)了解光学放大倍数概念，拍摄清晰的标尺图像；

5)学习利用图像处理软件“Image Stacker”和“Image J”处理图像噪声；

6)学习绘图软件“Microsoft Visio”，利用该软件进行尺寸测量；

7)利用Origin作图，计算透镜的曲率半径R和d0值；

8)研究不同性质的光源成像特点(选做).

透射光路和反射光路的成像图如图1～2所示.

图1 透射光路成像

图2 反射光路成像

2 创新点

把图像处理的知识引入到牛顿环成像实验中，开放性的设计能赋予实验更多的内容. 在传统实验原理、内容的基础上接触和学习光学成像在现代图像识别、机器视觉等自动测量中的应用, 学生动手与思考的机会进一步得到加强. 通用软件的应用，使学生走出课堂后仍可以受益.

3 主要成效

该实验已经在“大学物理实验1”大面积教学中运行多年，教学效果良好. 任课教师反映，拍摄的图像质量比原有的实验图像有了明显提高，学生对于通用软件的掌握速度也比预期快. 参观实验中心的兄弟院校教师，对牛顿环实验课中的内容扩展表示称赞，对于引入的通用软件学习的教学理念，也给予了充分的肯定.

(执笔：杨文明,王宇兴)

国家级物理实验教学示范中心典型教学案例集锦(续五)

(国家级实验教学示范中心 物理学科组)

本期刊登上海交通大学、广西师范大学、中国科学技术大学和青岛大学有关专家、教授介绍实验中心的优质实验项目，这些实验项目的实验内容精彩、实验构思巧妙、实验技术先进、实验做法灵活，非常利于学生知识的获取和能力的提高，供广大读者借鉴、参考.