劈尖干涉测量头发丝直径
一、实验目的
1、观察劈尖干涉图样,进一步理解等厚干涉。
2、学会利用薄膜干涉测量微小长度的方法。
二、实验仪器及用具
移测显微镜、钠灯、载玻片、燕尾夹、头发丝
三、实验
方案
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将头发丝夹在劈尖两玻璃板的一端,另一端用燕尾夹夹住,形成空气劈尖。在单色光束垂直照射下,经劈尖上、下
表
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面反射后两束反射光是相干的,干涉条纹将是间隔相等且平行于二玻璃交线的明暗交替的条纹。
显然,劈尖薄膜上下两表面反射的两束光发生干涉的光程差为
(其中h为k级暗纹对应的空气薄膜厚度,k=1,2,3…)
时,干涉条纹为暗纹与 k级暗条纹对应的薄膜厚度为:
两相邻暗条纹所对应的空气膜厚度差为:
如果有两玻璃板交线处到细丝处的劈尖面上共有N条干涉条纹,则细丝的直径D为:
由于N数目很大,实验测量不方便,为了避免数错,在实验可测出某长度
内的干涉条纹间隔数
(
=10) ,则可测出单位长度的条纹数
,测出两玻璃交线处至细丝的距离L,则
已知入射光波长
,只需测出
和
,就可计算出头发丝的直径
。
四、实验内容
1、将头发丝夹在劈尖两玻璃板的一端,另一端用燕尾夹夹住,形成空气劈尖。然后置于移测显微镜的载物平台上。
2、开启钠光灯,调节半反射镜使钠黄光充满整个视场。此时显微镜中的视场由暗变亮。调节显微镜目镜焦距及叉丝方位和劈尖放置的方位。调显微镜物镜焦距看清干涉条纹,并使显微镜同移动方向与干涉条纹相互垂直。
3、用显微镜测读出叉丝越过
条暗条纹时的距离
,可得到单位长度的条纹数
。再测出两块玻璃接触处到细丝处的长度L.重复测量六次,根据式
计算细丝直径D平均值和不确定度。
4、测量数据表格
=589.3nm
目
项
数
次
1
2
3
4
5
6
/mm
/mm