实验
名称
双棱镜干涉
实验编号
0801018
实验课时
3
类别
必修(√) 限选( ) 任选( )
类型
演示、验证(√ )综合、设计( )
辅助
教师
职称
授课
对象
全校工科本科生、专科生
教材
民兵爆破地雷教材pdf初中剪纸校本课程教材衍纸校本课程教材排球校本教材中国舞蹈家协会第四版四级教材
讲义
王宏波等.大学物理实验(上).东北林业大学出版社,2004
实验内容(教学过程)
实验
目的
(1) 观察双棱镜干涉现象,测量钠光的波长。
(2) 学习和巩固光路的同轴调整。
实
验
方
法
原
理
双棱镜干涉实验与双缝实验、双面镜实验等一样,都为光的波动学说的建立起过决定性作用,同时也是测量光波波长的一种简单的实验方法。双棱镜干涉是光的分波阵面干涉现象,由S发出的单色光经双棱镜折射后分成两列,相当于从两个虚光源S1和S2射出的两束相干光。这两束光在重叠区域内产生干涉,在该区域内放置的测微目镜中可以观察到干涉条纹。根据光的干涉理论能够得出相邻两明(暗)条纹间的距离为
,即可有
其中d为两个虚光源的距离,用共轭法来测,即
;D为虚光源到接收屏之间的距离,在该实验中我们测的是狭缝到测微目镜的距离;
很小,由测微目镜测量。
实验
装置
测微目镜、狭缝、双棱镜、凸透镜、辅助杆各1个, 光具座、钠光灯两人共用
实验
准备
检查实验装置构成配件是否齐全、正常,特别是钠光灯。
实
验
步
骤
(1) 仪器调节
① 粗调
将缝的位置放好,调至坚直,根据缝的位置来调节其他元件的左右和高低位置,使各元件中心大致等高。
② 细调
根据透镜成像规律用共轭法进行调节。使得狭缝到测微目镜的距离大于透镜的四倍焦距,这样通过移动透镜能够在测微目镜处找到两次成像。首先将双棱镜拿掉,此时狭缝为物,将放大像缩小像中心调至等高,然后使测微目镜能够接收到两次成像,最后放入双棱镜,调双棱镜的左右位置,使得两虚光源成像亮度相同,则细调完成。各元件中心基本达到同轴。
(2) 观察调节干涉条纹
调出清晰的干涉条纹。视场不可太亮,缝不可太宽,同时双棱镜棱脊与狭缝应严格平行。取下透镜,为方便调节可先将测微目镜移至近处,待调出清晰的干涉条纹后再将测微目镜移到满足大于透镜四倍焦距的位置。
(3) 随着D的增加观察干涉条纹的变化规律。
(4) 测量
① 测量条纹间距
② 用共轭法测量两虚光源S1和S2的距离d
③ 测量狭缝到测微目镜叉丝的距离D
数
据
处
理
测
数据记录 mm
次数
条纹位置
被测条纹数
|a-a′|
起始位置a
终了位置a′
1
8.095
3.575
10
4.520
0.4520
2
3.554
8.035
10
4.481
0.4481
3
8.030
3.573
10
4.457
0.4457
4
3.550
8.100
10
4.550
0.4550
5
8.184
3.680
10
4.504
0.4504
6
3.593
8.080
10
4.487
0.4487
0.44998mm
测d数据记录 mm
次数
放大像间距d1
缩小像间距d2
a1
a1′
|a1-a1′|
a2
a2′
|a2-a2′|
1
7.560
5.774
1.786
7.357
6.965
0.410
2
5.771
7.561
1.790
6.933
7.360
0.428
3
7.538
5.766
1.772
7.381
6.968
0.413
4
5.755
7.549
1.794
6.910
7.330
0.420
5
7.520
5.753
1.767
7.355
6.940
0.415
6
5.735
7.515
1.780
6.951
7.360
0.409
1.7915mm;
0.4158mm
测D数据记录 mm
狭缝位置b
测微目镜差丝位置b′
D=|b-b′|
1
660
659
数
据
处
理
(1)
的不确定度
0.001329mm;
0.005770mm;
0.005921mm。
(2) 求d1与d2的不确定度
0.004288mm;
0.002915mm;
0.007mm;
0.005mm;
0.005770mm;
0.01003mm;
0.00817mm。
(3) 求D的不确定度
1mm。
(4) 波长的合成相对不确定度
mm;
其中
mm。
(5) 测量结果
1 由
求得
mm。
2
mm;包含因子k = 2时,
的扩展不确定度
结果
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
达式为
mm。
1. 测量前仪器调节应达到什么要求?怎样才能调节出清晰的干涉条纹?
2. 答:共轴,狭逢和棱背平行与测微目镜共轴,并适当调节狭逢的宽度。
2. 本实验如何测得两虚光源的距离d?还有其他办法吗?
答:d=(d1*d2)1/2或利用波长λ已知的激光作光源,则 d=(D/Δx)λ
3. 狭缝与测微目镜的距离及与双棱镜的距离改变时,条纹的间距和数量有何变化?
答:狭缝和测微目镜的距离越近,条纹的间距越窄,数量不变,狭缝和双棱镜的距离越近,条纹间距越宽,数量越小。
4 . 在同一图内画出相距为d虚光源的S1和S2所成的像d1和d2的光路图。