在光学实验中，牛顿环是一种经典的干涉现象，广泛应用于测量透镜曲率半径和光波波长等物理量。传统的牛顿环实验需要借助显微镜观察干涉条纹，并通过精确测量来计算相关参数。然而，随着计算机技术的发展，利用数值模拟方法对牛顿环进行仿真研究，已成为一种高效、直观且具有教学与科研价值的研究手段。

本研究以牛顿环实验为背景，基于光的干涉原理，构建了相应的数学模型，并采用计算机仿真技术对牛顿环的形成过程进行了模拟分析。通过该仿真系统，可以动态展示光程差的变化对干涉条纹分布的影响，从而帮助学生更深入地理解牛顿环的物理本质。

在仿真实验中，首先建立了一个理想化的物理模型：由一块平凸透镜与一个平面玻璃板接触，两者之间形成空气薄膜。当单色光垂直照射时，由于光线在两个界面（透镜与空气、空气与玻璃）的反射，会产生干涉条纹。根据光程差公式，可推导出条纹的半径与波长、曲率半径之间的关系。

为了提高仿真的准确性，采用了有限差分法对光波传播过程进行数值求解，并结合图像处理技术对干涉图样进行可视化呈现。仿真过程中，用户可以调整光源波长、透镜曲率半径等参数，实时观察条纹的变化情况，从而验证理论公式的正确性。

此外，仿真系统还具备误差分析功能，能够模拟实验中常见的测量误差，如读数偏差、环境温度变化等，帮助学习者理解实验数据的不确定性来源。这种交互式的学习方式不仅增强了学生的动手能力，也提升了他们对物理规律的理解深度。

综上所述，牛顿环实验的仿真研究为传统光学实验提供了一种新的教学与研究工具。它不仅简化了实验操作流程，还拓展了实验的可重复性和可扩展性，为后续的光学实验设计和教学改革提供了有力支持。未来，随着虚拟现实和人工智能技术的发展，这类仿真系统有望进一步提升其真实感和智能化水平，成为物理实验教学的重要组成部分。