用双棱镜干涉测光波波长的实验报告_中华文本库
第1页/共2页
文本预览：
用双棱镜干涉测光波波长的实验报告
【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．
【实验仪器】
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 AB 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 A 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 S， S 成为具有较大亮度的 使 线状光源．从狭缝 S 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 S1 和 S2 发出的一样，满足相干光源条件，因此在两束光的交叠．区域 P1P2 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 S 的、明暗 相间的、等间距干涉条纹．
设两虚光源 S1 和 S2 之间的距离为 d ? ， 虚光源所在的平面(近似地在光源狭缝 S 的平面 内)到观察屏 P 的距离为 d ，且 d ? ?? d ，干涉条纹间距为 ?x ，则实验所用光源的波长 ? 为
d? ?x d 因此，只要测出 d ? 、 d 和 ?x ，就可用公式计算出光波波长．
【实验内容】
1．调节共轴 (1)按图 1 所示次序，将单色光源 M，会聚透镜 L，狭缝 S，双棱镜 AB 与测微目镜 P 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 S 的取向大体平行． (2)点亮光源 M，通过透镜 L 照亮狭缝 S，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 P1P2 (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 AB，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，S1、S2 间距也 将减小，
第1页/共2页
寻找更多 ""实&# 双棱镜干涉测波长
实&# 双棱镜干涉测波长
【实验简介】
波动光学研究光的波动性质、规律及其应用，主要内容包括光的干涉、衍射和偏振&#年菲涅耳的双棱镜干涉实验不仅对波动光学的发展起到了重要作用，同时也提供了一种非常简单的测量单色光波长的方法。通过本实验学习利用光的干涉现象测量光波波长的方法， 了解双缝的干涉条件及在实验中如何实现，掌握实验光路的调节和测微目镜的使用。
【预习操作要点】
1．双棱镜干涉及测光波长方法
菲涅耳双棱镜是由两块底边相接、折射棱角a小于1&的直角棱镜组成的。从单缝发出的光经双棱镜折射后，形成两束犹如从虚光源发出的频率相同、振动方向相同、并且在相遇点有恒定相位差的相干光束，它们在空间传播时，有一部分彼此重叠而形成干涉场。
在&#-2中，设由双棱镜B所产生的两相干虚光源S1、S2间距为d，观察屏P到S1S2平面的距离为D。若P上的P0点到S1和S2的距离相等，则S1和S2发出的光波到P0的光程也相等，因而在P0点相互加强而形成中央明条纹(零级干涉条纹)。
设S1和S2到屏上任一点PK的光程差为D，PK与P0的距离为XK，则当d&&D和XK&&D时，可得到
当光程差D为波长的整数倍，即(K=0ġ2、&&&)时，得到明条纹。此时，由&#-1）式可知
这样，由&#-2）式相邻两明条纹的间距为
于是
对暗条纹也可得到同样的结果。&#-3）式即为本实验测量光波波长的公式。
2．实验装置与光路满足的条件
实验装置如&#-4所示，除光源外各器件均需安置在光具座上，Q为钠光灯；S为宽度及取向可调单缝；透෦光源Q发出的光会聚于单缝S上，以提高照明单缝上的光强度；B为双棱镜ដ辅助成像透镜，用来测量两虚光ࣱS2之间的距离d；P为观察屏，用作调节光路；M为测微目镜。
根据光的干涉理论和条件，为获得对比度好、清晰的干涉条纹，调节好的光路必须满足以下条件：
ġ光路中各元件同轴等高。
ġ单缝与双棱镜棱脊严格平行，通过单缝的光对称地射在双棱镜的棱脊上。
ġ单缝宽窄合适，否则干涉条纹对比度很差。
3．光路调节
实验中单缝S宽度的调节是单边移动来实现的，故单缝应置于三维可调滑块上；双棱镜B置二维可调滑块上；辅助成像透ฦ三维可调滑块上。
ġ目测各器件共轴等高。
ġ调节光源Q、透镜L1及单缝S使光对称射在双棱镜B的棱脊上。
ġ单缝S与双棱镜B距离合适（一方面两者距离越大，干涉条纹越蜜；另一方面经双棱镜折射后的光线汇聚在单缝上。），将测微目镜M置于双棱镜后附近处，在改变单缝宽度、取向的同时观察干涉情况，以获得对比度好、清晰的干涉条纹。
ġ移动测微目镜使其与单缝的距离略大于辅助成像透ಣ倍焦距。注意在移动测微目镜的同时观察干涉条纹，若干涉条纹朝一边移动则通过调节放置单缝的三维可调滑块，使干涉条纹处于目镜中央。
ġ在双棱镜与目镜之间加入辅助成像透镜，移动其位置使通过目镜能观察到虚光源两次成像。
ġ固定各器件之间距离不变，测量有关量。
3．测微目镜
测微目镜是用来测量微小间距的仪器，由目镜、可动分划板、固定分划板、读数鼓轮与连接装置组成。其结构外形简图如&#-3所示。
使用时，通过转动读数鼓轮带动丝杆可以推动可动分划板左右移动，该分划板上刻有十字交叉线，其移动方向垂直于目镜光轴，移动距离可通过带有刻度的不动鼓轮及可动读数鼓轮读出。测微目镜的读数方法与螺旋测微计相似，竖线或交叉点位置的毫米数由不动鼓轮的刻度读出，毫米以下的读数由可动鼓轮上确定。本仪器测长范Ŷ10mm，测量精度&#mm，可以估读&#mm。
使用时应先调节接目镜，叉丝清晰后（此时待测物须成像在分划板平面上）转动鼓轮，推动分划板使叉丝的交点或竖线与待测物的像边缘重合，便可得到一个读数。转动鼓轮使叉丝的交点或竖线移动到待测物像的另一边缘上，又得到一个读数，两读数之差即为待测物像的大小。
注意事项：
ġ测微目镜中十字叉丝移动的方向应与被测物线度方向平行，即竖线与之垂直。
ġ为消除鼓轮的丝杆螺纹与螺母之间存在间隙以及鼓轮空转所引起的系统误差，测量应缓慢朝一个方向转动鼓轮，中途不可逆转。
ġ转动鼓轮观测十字叉丝的位置时，不要移出其观测范围&#mm）。
ġ不要用手触摸任何镜头。
【实验仪器】
光具座及附件，，，，，像屏，。
【分析思考】
1．由实验调节过程说明，得到清晰的、对比度好的干涉条纹的关键是什么？
2．结合实验现象，讨论分析单缝宽度对干涉现象的影响，改变单缝与双棱镜的间距时，干涉条纹的变化规律以及移动测微目镜时干涉条纹的变化情况。
3．双棱镜干涉条纹的空间分布有何特点？在实验中测量的相邻亮纹间距DX与什么有关？在实验中应注意什么？
2005 (C) Copyright 大学物理实验室, All right reserved
Designed By: 北方当前位置：
＞＞＞如图所示，A、B、C为等腰棱镜，a、b两束不同频率的单色光垂直AB边..
如图所示，A、B、C为等腰棱镜，a、b两束不同频率的单色光垂直AB边射入棱镜，两束光在AB面上的入射点到D的距离相等，两束光通过棱镜折射后相交于图中的P点，以下判断正确的是（&&&）A．在真空中，a光光速大于b光光速B．在真空中，a光波长大于b光波长C．a光通过棱镜的时间大于b光通过棱镜的时间D．a、b两束光从同一介质射入真空过程中，a光发生全反射临界角大于b光发生全反射临界角
题型：单选题难度：偏易来源：不详
C所有可见光真空中的速度相同，A错误；在由折射图可判断，a光折射程度大于b光折射程度，即棱镜对a光折射率大于b光折射率，根据色散规律，a光频率大于b光频率，则a光波长小于b光波长，B错误；根据v=c/n，a光速度小于b光速度，但是a光在棱镜中的光路大于b光，则a光通过棱镜的时间大于b光通过棱镜的时间，C正确；在同一种介质中a光折射率总是大于b光折射率，根据，a光发生全反射临界角小于b光发生全反射临界角，D错误。答案C。
马上分享给同学
据魔方格专家权威分析，试题“如图所示，A、B、C为等腰棱镜，a、b两束不同频率的单色光垂直AB边..”主要考查你对&&光的直线传播&&等考点的理解。关于这些考点的“档案”如下：
现在没空？点击收藏，以后再看。
因为篇幅有限，只列出部分考点，详细请访问。
光的直线传播
光的直线传播：1、光在同一种均匀介质中沿直线传播。小孔成像，影的形成，日食和月食都是光直线传播的例证。 2、影是光被不透光的物体挡住所形成的暗区。影可分为本影和半影，在本影区域内完全看不到光源发出的光，在半影区域内只能看到光源的某部分发出的光。点光源只形成本影，非点光源一般会形成本影和半影。本影区域的大小与光源的面积有关，发光面越大，本影区越小。 3、日食和月食：人位于月球的本影内能看到日全食，位于月球的半影内能看到日偏食，位于月球本影的延伸区域（即“伪本影”）能看到日环食；当月球全部进入地球的本影区域时，人可看到月全食；月球部分进入地球的本影区域时，看到的是月偏食。
发现相似题
与“如图所示，A、B、C为等腰棱镜，a、b两束不同频率的单色光垂直AB边..”考查相似的试题有：
367218371241356658367692406248374633来源： 作者：葛松华;唐亚明;
菲涅耳双棱镜干涉实验中虚光源位置的讨论
菲涅耳双棱镜实验是利用分波阵面法产生相干光的干涉实验。菲涅耳双棱镜可以看成是由两个顶角很小的直角棱镜底边相接而成,借助棱镜界面的两次折射,将光源(狭缝)S发出的光线分成两束相干光,如图1所示,这两束相干光可以看成是由虚光源S1和S2分别发出的,于是在它们的重叠的区域内产生干涉。根据两相邻干涉条纹的间距公式Δx=Ddλ(1)通过测量干涉条纹的间距Δx、两虚光源S1和S2的距离d、狭缝S与观察屏E之间的距离D(D=a+b,a是狭缝到双棱镜中心的距离,b是双棱镜中心到观察屏的距离),计算出入射光的波长λ。实验中两虚光源的位置是无法直接观测到的,因而d的测量通常是利用凸透镜的成像法得到其数值。通过分析发现,两虚光源间距d的测量不仅对实验误差的影响较大[1-2],而且还牵涉到实验过程中虚光源的成像位置、干涉条纹数目以及干涉条纹的清晰程度等问题[3-4]。所以分析虚光源的位置对双棱镜干涉实验教学来说是十分必要的。图1双棱镜干涉光路图1理论计算由双棱镜结构的对称性,只分析其上半部分直角三棱镜的光路特性。知道三棱镜成像不具有单心性,但由于形成虚光源的区域很小,一般来说可以......(本文共计3页)
　　　　　　　
　　　　　　　　　&
相关文章推荐
《重庆科技学院学报(自然科学版)》2014年02期
《聊城大学学报(自然科学版)》2003年03期
《吉首大学学报(自然科学版)》1987年02期
《郑州大学学报(自然科学版)》1990年02期
《吉林师范学院学报》1995年05期
《松辽学刊(自然科学版)》1987年04期
《淮北煤师院学报(自然科学版)》1995年04期
《昭通师专学报》1996年03期
《赤峰学院学报(自然科学版)》2006年05期
《光学学报》2013年09期
《内江师范学院学报》2010年10期
大学物理实验
主办：吉林化工学院
出版：大学物理实验杂志编辑部
出版周期：双月
出版地：吉林省吉林市