用双棱镜干涉测光波波长分析

用双棱镜干涉测光波波长 【实验目的】 1．掌握用双棱镜获得双光束干涉的方法，加深对干涉条件的理解． 2．学会用双棱镜测定钠光的波长. 【仪器和用具】 光具座，单色光源（钠灯），可调狭缝，双棱镜，辅助透镜（两片），测微目镜，白屏. 【实验原理】 如果两列频率相同的光波沿着几乎相同的方向传播，并且它们的位相差不随时间而变化，那么在两列光波相交的区域，光强分布是不均匀的，而是在某些地方 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 现为加强，在另一些地方表现为减弱（甚至可能为零），这种现象称为光的干涉， 菲涅耳利用图1所示的装置，获得了双光束的干涉现象，图中 是双棱镜，它的外形结构如图2所示，将一块平玻璃板的一个表面加工成两楔形板，端面与棱脊垂直，楔角 较小（一般小于10）．从单色光源发出的光经透镜L会聚于狭缝 ，使成 为具有较大亮度的线状光源．从狭缝 发出的光，经双棱镜折射后，其波前被分割成两部分，形成两束光，就好像它们是由虚光源 和 发出的一样，满足相干光源条件，因此在两束光的交叠区域 内产生干涉．当观察屏P离双棱镜足够远时，在屏上可观察到平行于狭缝 的、明暗相间的、等间距干涉条纹． 图1双棱镜干涉实验光路 图2 双棱镜结构 设两虚光源 和 之间的距离为 ，虚光源所在的平面（近似地在光源狭缝 的平面内）到观察屏P的距离为D，且 ，干涉条纹间距为 ，则实验所用光源的波长 为 (1) 因此，只要测出 、 和 ，就可用(1)式计算出光波波长． 【实验内容】 1．调节共轴 (1)按图1所示次序，将单色光源 ，会聚透镜 ，狭缝 ，双棱镜 与测微目镜 放置在光具座上．用目视法粗略地调节它们中心等高、共轴，棱脊和狭缝 的取向大体平行． (2)点亮光源 ，通过透镜 照亮狭缝 ，用手执白纸屏在双棱镜后面检查：经双棱镜折射后的光束，有否叠加区 （应更亮些）?叠加区能否进入测微目镜？当移动白屏时，叠加区是否逐渐向左、右（或上、下）偏移？ 根据观测到的现象，作出判断，进行必要的调节使之共轴． 2．调节干涉条纹 (1)减小狭缝S的宽度，绕系统的光轴缓慢地向左或右旋转双棱镜A B，当双棱镜的棱脊与狭缝的取向严格平行时，从测微目镜中可观察到清晰的干涉条纹． (2)在看到清晰的干涉条纹后，为便于测量，将双棱镜或测微目镜前后移动，使干涉条纹的宽度适当．同时只要不影响条纹的清晰度，可适当增加狭缝S的缝宽，以保持干涉条纹有足够的亮度．（注：双棱镜和狭缝的距离不宜过小，因为减小它们的距离， 和 间距也将减小，这对 的测量不利．） 3．测量与计算 (1)用测微目镜测量干涉条纹的间距如，为了提高测量精度，可测出 条（10～20条）干涉条纹的间距 ，除以 ，即得 .测量时，先使目镜叉丝对准某亮纹（或暗纹）的中心，然后旋转测微螺旋，使叉丝移过 个条纹，读出两次读数，重复测量几次，求出 . (2)用光具座支架中心间距测量狭缝至观察屏的距离D.由于狭缝平面与其支架中心不重合，且测微目镜的分划板（叉丝）平面也与其支架中心不重合，所以必须进行修正，以免导致测量结果的系统误差，测量几次，求出 ． (3)用透镜两次成像法测两虚光源的间距 ．参见图3，保持狭缝 与双棱镜 的位置不变，即与测量干涉条纹间距 时的相同（问：为什么不许动？），在双棱镜与测微目镜之间放置一已知焦距为 的会聚透镜 ，移动测微目镜使它到狭缝 的距离 ，然后维持恒定，沿光具座前后移动透镜 ，就可以在 的两个不同位置上从测微目镜中看到两虚光源 和 经透镜所成的实像 和 ，其中一组为放大的实像，另一组为缩小的实像．分别测得两放大像的间距 ，和两缩小像的间距 ，则按下式即可求得两虚光源的间距 ．多测几次，取平均值 ． (2) 图3 用透镜两次成像法测两虚光源的间距 (4)用所测得的 、 、 值，代入式(1)，求出光源的波长 ． (5)计算波长测量值的标准不确定度． 4．注意事项 (1)使用测微目镜时，首先要确定测微目镜读数装置的分格精度，要注意防止回程差，旋转读数鼓轮时动作要平稳、缓慢，测量装置要保持稳定． (2)在测量 值时，因为狭缝平面和测微目镜的分划板平面均不和光具座滑块的读数准线（支架中心）共面，必须引入相应的修正,否则将引起较大的系统误差． (3)测量 、 时，由于透镜像差的影响，将引入较大误差，可在透镜 上加一直径约lcm的圆孔光阑（用黑纸）以增加 、 测量的精确度．（可对比一下加或不加光阑的测量结果．） 【思考题】 1．双棱镜和光源之间为什么要放一狭缝？为何缝要很窄且严格平行于双棱镜脊才可以得到清晰的干涉条纹？ 2．试证明公式 . 附：测量钠光波长数据记录与处理 表1.干涉条纹间距 的测量结果 序数 读数1 序数 读数2 10条干涉条纹间距 10 +10 +10 +10 +10 +10 = (mm) = (mm) 表2.用而成成像法测量虚光源像的结果 序 数 放大像 缩小像 读数1 读数2 读数1 读数2 1 2 3 4 5 平均值 = 不确定度计算举例： 用双棱镜测量光源的波长（λ）实验，测量公式为： 式中 为两虚光源经透镜 所成二亮线（光源实像）的间距， 为透镜移至 二亮线的间距，D为虚光源到其实像的距离。 实验时 、 、 均由精密度为0.01mm的测微目镜测量，D由米尺测量。 测量例： =2.713mm, =0.021mm =0.711mm, =0.002mm , =0.010mm D=73.72cm n=20 计算出： 计算不确定度： （1） 的标准不确定度 EMBED Equation.3 来源于： 重复测量 从估计Δ等于仪器精度0.001cm,由仪器引人的不确定度 ， 则 EMBED Equation.3 （2）计算 来源于：重复测量 仪器误差（同 ） 则 （3）计算 来源于：重复测量 仪器误差（同 ） 则 （2）计算 来源仪器误差，估计 计算 结果 _1333733788.unknown _1333739161.unknown _1487756014.unknown _1487761223.unknown _1487761444.unknown _1487761523.unknown _1487761627.unknown _1487762092.unknown _1487762188.unknown _1487761747.unknown _1487761579.unknown _1487761450.unknown _1487761383.unknown _1487761426.unknown _1487761333.unknown _1487760432.unknown _1487760894.unknown _1487761190.unknown _1487760723.unknown _1487760343.unknown _1487760403.unknown _1487756099.unknown _1487754471.unknown _1487755177.unknown _1487755299.unknown _1487755432.unknown _1487755248.unknown _1487754754.unknown _1487754814.unknown _1487754504.unknown _1487753677.unknown _1487754378.unknown _1487754434.unknown _1487753700.unknown _1333740632.unknown _1487752167.unknown _1364660142.unknown _1333739174.unknown _1333734381.unknown _1333738453.unknown _1333738485.unknown _1333738818.unknown _1333738471.unknown _1333738395.unknown _1333738434.unknown _1333736746.unknown _1333734069.unknown _1333734179.unknown _1333734342.unknown _1333734103.unknown _1333734128.unknown _1333733874.unknown _1333733882.unknown _1333733948.unknown _1333733844.unknown _1333733333.unknown _1333733456.unknown _1333733590.unknown _1333733720.unknown _1333733778.unknown _1333733647.unknown _1333733483.unknown _1333733359.unknown _1333733439.unknown _1333733414.unknown _1333733334.unknown _1333732976.unknown _1333733048.unknown _1333733273.unknown _1333733291.unknown _1333733193.unknown _1333733227.unknown _1333733006.unknown _1333732691.unknown _1333732792.unknown _1333732861.unknown _1333732751.unknown _1333732195.unknown _1333732642.unknown _1333732664.unknown _1333732123.unknown