双棱镜干涉实验的改进及调节技巧
“菲涅耳双棱镜测光波波长”的实验误差及改进
棱镜 ) 和分 振幅法 ( 如薄 膜干涉、 劈 尖干涉、 牛 顿环和迈 克尔逊
干涉仪 ) 。 ( 二) 仪 器 介 绍 。如 图 1所 示 , w是 光 源 ( 本 实 验 用钠 光
灯) , F是 滤光片 ( 适用 于多色光 ) , S是宽度可调 的狭缝 , B是
图 2 二 次 光 路 成像 图
距 离为:d 气 / d l ・ d 2 。
的系统误 差 和偶然 误 差。 如 果在 实验 过程 中, 各光 学元 件 的共
轴性 的一 致性不是很 好 , 实 验所 产生 的误差 就更 大 。 针对这些 问题 , 笔 者做 了一些 实验 上 的补充 和改 进 , 以尽量减 小实 验误 差, 提 高实验效 果 。
波长 A。
实验 , 它 同杨 氏双缝 实验一样 , 都是古老 的物理实验 , 这两 个实 验 共 同奠 定了光 的波动学 的实 验基础 。 菲 涅耳双棱镜 的实验 原
理 是在杨 氏双 缝实验 原理 的基础上 进一步 改进而成 的, 本 质上
其 中D 为虚 光源 到接 收屏 的距 离 , 可由光具 座上 的米尺测
二、 实验 的补充和改进
改 进实验 主要是为了能得到更精 确的实验 数据 , 提 高学生
对 实验 问题 的了解 。 针 对上述 所说 的实 验误 差 来源 , 笔者 主要 做了以下几个方 面的改 进 。
双棱 镜 , L是 凸透镜 , M是测 微 目镜 , 所有仪器 都安装在有 刻度
的光具座 上。
( 一) 调 节方 法的改进 。“ 菲 涅耳 双棱 镜 测光波 波长 ” 实 验 对共 轴 的要求为 实验 的难点 之一 , 实验 仪器是 否共 轴 , 对 实 验 数据 的影响 比较 大。 而 实验课 本上对 实验共 轴性 的要求 没有明
研究性报告-菲涅尔双棱镜干涉实验的改进及误差分析
大学物理实验研究性报告菲涅尔双棱镜干涉实验的改进及误差分析作者:12071112***北京航空航天大学2013.12.12摘要本文通过对菲涅尔双棱镜干涉测波长实验的改进,进行误差分析及讨论,运用数学工具对观测数据做出科学的分析处理,获得正确的结论,提高了实验能力和运用误差理论来处理实验数据的能力。
关键字:菲涅尔双棱镜焦距成像改进AbstractI ’ll focus on error analyses and further discussion in this essay through my improvements for Fresnel biprism interference experiment. As a consequence we acquired more accurate conclusions and advance our experimental skill in error analyses, in the assist of error theory and other mathematical methods.Key words: Fresnel biprism ,focal length ,formation of image,improvement目录一、实验原理 (3)二、实验仪器 (5)三、实验步骤 (5)(1)各光学元件的共轴调节 (5)(2)波长的测量 (5)四、主要数据结果记录及分析 (5)1、原始数据 (5)2、数据处理 (6)1)用一元二次线性回归方程计算∆x (6)2)计算波长 (6)3)不确定度的计算 (6)五、实验误差分析及改进 (7)1、扩束镜对虚光源s1,s2位置变化影响 (7)2、探究测微目镜位置选择对实验误差的影响 (8)六、实验误差分析及改进的意义 (9)附录 (10)参考文献 (10)原始数据照片 (11)一、实验原理两束光波产生干涉的必要条件是:1、频率相同;2、振动方向相同;3、位相差恒定。
光学干涉实验中的调节技巧与数据处理
光学干涉实验中的调节技巧与数据处理光学干涉实验是一种常见的实验方法,用于研究光波的干涉现象。
在进行光学干涉实验时,调节技巧与数据处理是非常重要的环节,它们直接影响实验的准确性和可靠性。
本文将就光学干涉实验中的调节技巧与数据处理进行探讨。
一、调节技巧1. 光路调节光路调节是光学干涉实验中最基本的操作之一。
正确调节光路可以使得干涉图像清晰可见,进而得到准确的实验结果。
在进行光路调节时,可以采用以下步骤:首先,确保光源的稳定性和亮度。
光源的亮度越高,干涉图案越清晰,因此选择高亮度的光源可以提高实验的效果。
其次,调节透镜系统。
透镜的位置和方向对干涉图案有重要影响,需要通过微调螺丝来调节透镜的位置和方向,使得干涉图案清晰可见。
最后,调节干涉条纹。
通过调节反射镜的位置和角度,使得干涉条纹清晰可见。
要注意避免反射镜的振动和移动,以免影响实验结果。
2. 调节干涉仪干涉仪是光学干涉实验中的核心设备,它影响着实验的准确性和可重复性。
在调节干涉仪时,可以采用以下技巧:首先,调节反射镜的平面度。
反射镜的平行度对干涉仪的调节有重要影响,因此需要确保反射镜是平行的,可以通过调节反射镜支架上的螺丝来实现。
其次,调节干涉仪的光路长度。
干涉仪的光路长度决定了干涉条纹的间距和形状,需要通过调节反射镜的位置和角度来实现。
在调节光路长度时,可以使用平行光检验法来判断调节是否正确。
最后,调节干涉仪的分束器。
分束器对干涉图案有重要影响,需要确保分束器的位置和角度正确。
可以通过调节分束器支架上的螺丝来实现。
二、数据处理在进行光学干涉实验时,正确处理实验数据是调节技巧的重要补充。
只有准确地处理实验数据,才能得到准确的实验结果和结论。
以下是一些常用的数据处理方法:1. 干涉图案分析通过对干涉图案的分析,可以得到实验数据中所需的干涉条纹的参数。
例如,可以测量干涉条纹的周期、间距、形状等。
在进行干涉图案分析时,可以使用图像处理软件来实现自动分析,提高结果的准确性和可靠性。
双棱镜干涉实验
双棱镜干涉实验双棱镜干涉实验是一种经典的光学实验。
它利用双棱镜将入射光分成两束光线,然后再让两束光线重新相遇,形成干涉条纹,从而研究光的干涉现象。
以下将介绍双棱镜干涉实验的原理、实验步骤和实验结果等内容。
一、实验原理1.干涉现象在介质边缘,当光线从一种介质进入另一种介质时,会发生反射和折射两种现象。
如果入射光线与介质表面成一定角度,同时介质表面具有平行的微小凹凸,就会发生干涉现象。
干涉的产生是由于反射光与折射光在一定条件下加强或相消的结果。
双棱镜是一种由两个尖端相对的三棱镜组成的光学器件。
双棱镜干涉实验中,通过将入射光线分成两束光线,然后再让两束光线重新相遇,形成干涉条纹。
其中一束光线是由顶面的反射光构成的,另一束光线是由斜面的折射光构成的。
两束光线相遇后,在空气中形成干涉条纹,用显微镜观察即可。
3.干涉的条件(1)光波长应该是一定的。
(2)两条干涉光线的振幅应该是一致的。
二、实验步骤1.制备准备一个几何平双棱镜、一支白色的 LED 手电筒、一台相机和一个红色滤光片。
将手电筒置于几何平双棱镜的一侧,以使双棱镜的光轴与手电筒的光轴垂直。
将红色滤光片放在相机的前面以便观察干涉条纹。
2.实验操作打开手电筒并将光线照向双棱镜上。
用相机拍摄出照射双棱镜的光斑。
将滤光片调整到最佳位置,观察干涉条纹。
3.记录结果记录所有实验结果,包括干涉条纹的形态、数量等。
三、实验结果在实验过程中,我们可以清晰地观察到干涉条纹的形态、数量和亮度等。
当两束干涉光线相遇时,如果它们的相位差为奇数倍的半波长,就会出现暗条纹;如果相位差为偶数倍的半波长,就会出现亮条纹。
实验结果可能因几何平双棱镜的不同而有所不同,不过大致上都应该能够观察到干涉条纹的形成。
四、实验注意事项1.在进行双棱镜干涉实验时,要注意保持实验环境的稳定性。
2.调整实验仪器时,要仔细调整各个部件的位置,以消除可能存在的误差。
3.拍摄干涉条纹时,要注意调整相机的曝光时间,保证能够拍摄到清晰的干涉条纹。
(完整版)双棱镜测量波长的实验改进及调节技巧毕业论文
中文摘要本文首先介绍了双棱镜测量波长的基本的装置和原理及一般的操作步骤及方法,随后分析双棱镜测量波长的实验所引起的系统误差分析,及实验过程中遇到的操作困难等问题,针对这些问题,分别采取不同的实验改进方法对实验进行优化从而减少误差及减少操作的困难。
关键词:双棱镜波长干涉虚光源误差二次成像法等位移法ABSTRACTKey Words:biprism wavelength interference virtual light source error the secondary imaging method1.双棱镜测量光波长的背景利用菲涅尔双棱镜测量光波波长实验是大学物理实验中的基础实验,通过实验可以让学生掌握用菲涅尔双棱镜获得双光束干涉的方法,观察双棱镜产生的双光束干涉现象,进一步理解产生干涉的条件。
2. 双棱镜干涉实验的装置和原理2.1 双棱镜双棱镜外形结构如图1 所示, 将一块平玻璃板上表面加工成两楔形面, 端面与棱脊垂直, 楔角较小, 一般在30′- 1°之间。
2.2 双棱镜干涉实验中所用的仪器有双棱镜,可调狭缝,辅助透镜(两片),读数显微镜,光具座,白屏,钠灯,原理如图1,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S 和S 射出的两束相干光。
这两束光在重叠区域内产生干涉,在该区域内放置的读数显微镜中可以观察到干涉条纹。
图1 双棱镜干涉原理图2.3 根据光的干涉理论能够得出相邻两明(暗)条纹间的距离为:也就是:中是光波的波长,d是两个虚光源之间的距离,D是虚光源到接收屏之间的距离,是干涉条纹的间距。
利用双棱镜测量光波的波长,只要测出虚光源到接收屏之间的距离D(可以在光具座中直接读出可调狭缝到读数显微镜之间的距离近似为虚光源到接收屏之间的距离),从读数显微镜中直接测出干涉条纹的间距。
两个虚光源之间的距离无法直接测量出来,可以通过以下的方法,间接测出两个虚光源之间的距离,利用透镜成像法求出两个虚光源之间的距离d:保持狭缝与读数显微镜的距离不变,并且满足,在狭缝与读数显微镜之间放一凸透镜Q,凸透镜Q的焦距为,移动凸透镜,可以在读数显微镜中分别看到放大的实像和缩小的实像。
用双棱镜干涉测光波波长的实验报告
用双棱镜干涉测光波波长的实验报告实验报告:用双棱镜干涉测光波波长摘要:本实验通过使用双棱镜干涉仪测量光波的波长。
首先使用可见光源发出的光波通过一个狭缝进入光源之后,然后经过一片镜片透射并折射至一个反射镜上。
反射镜会将光波反射回来,经过同样的路径返回光源。
之后,光波会经过双棱镜,在双棱镜的相交面发生干涉,形成明暗相间的条纹。
通过测量条纹的间距,计算得到光波的波长。
最后,将测得的实验数据与理论计算进行对比,验证实验方法的准确性。
引言:干涉是一种波动现象,广泛应用于物理学和光学领域。
双棱镜干涉仪是一种重要的实验装置,用于测量光波的波长。
在本实验中,我们将使用双棱镜干涉仪测量光波波长。
通过实验测量得到的数据,可以验证光波的波动性,加深对干涉现象的理解。
实验原理:双棱镜干涉仪是一种基于干涉现象的实验仪器。
当光波通过双棱镜时,由于两个棱镜的角度不同,光束在接触面的交叉区域会发生干涉现象。
在干涉区域内,光波的相位差会导致明暗相间的干涉条纹出现。
当两束光波经过双棱镜后重新重叠时,如果它们的相位差是整数倍的2π,就会产生干涉增强,形成明纹;如果相位差是奇数倍的π,就会产生干涉抵消,形成暗纹。
两束光波的相位差与光波的波长和棱镜的几何参数有关。
通过测量干涉条纹的间距,就可以反推出光波的波长。
实验步骤:1.将可见光源放置在适当的位置,使得光线能够通过狭缝。
2.调节狭缝的宽度,使得透过狭缝的光线足够亮且窄。
3.将一片透明的玻璃片放置在光源上,将折射后的光线引导到反射镜上。
4.调节反射镜的角度,使得反射后的光线能够重新射回光源。
5.将双棱镜放置在光源后面,并调节双棱镜的间距和入射角度。
6.在干涉区域观察干涉条纹的形成,并使用目镜测量明纹和暗纹之间的距离。
7.重复实验,测量多组数据,计算光波的波长。
8.将实验数据与理论计算进行对比,验证实验方法的准确性。
数据记录和计算:根据测量得到的干涉条纹间距和棱镜的几何参数,我计算出了不同光波波长下的相位差。
物理实验研究性实验报告双棱镜干涉
物理实验研究性实验报告双棱镜干涉
实验目的:
通过双棱镜干涉实验研究光的干涉现象,探究光的波动性和光的特性。
实验仪器:
光源,双棱镜,平行板,望远镜,光路调节器。
实验原理:
光具有波粒二象性,当光通过不同光程的介质时,会出现干涉现象。
双棱镜干涉实验是一种典型的光的干涉实验,它利用双棱镜将一束光线分成两束光线,再让这两束光线在一定条件下发生干涉现象。
当两束光线相遇时,光程差为整数个波长时,光强加强,光程差为半波长时,光强减弱,光程差为奇数个波长时,光强为零。
这种现象称为干涉现象。
实验步骤:
1. 用光路调节器将光线垂直射入双棱镜,在双棱镜上放置平行板,调整平行板的位置,使得光经过平行板后光程差为一定的值。
3. 观察望远镜中的干涉条纹,并记录下来。
5. 根据干涉条纹的变化,计算出平行板移动的距离和光波长。
实验结果:
我们在实验中观察到了明暗相间的干涉条纹。
当平行板的位置改变时,干涉条纹的位置也会发生变化。
通过测量平行板移动的距离和干涉条纹的变化,我们可以计算出光的波长。
通过双棱镜干涉实验,我们进一步探究了光的波动性和光的特性。
干涉现象可以帮助我们了解光的传播规律,进而应用于光学技术、光学设计等领域。
菲涅耳双棱镜干涉实验的误差改进
出计算公式 , 从 而 提 出实 验 改 进 方 法 。
关键词 : 菲 涅 耳 双棱 镜 ; 干涉实验 ; 波长; 逐 差 法
中图分类号 : 0 4 3 6
文献标识码 : A
文章编 号 : 1 6 7 3—1 9 8 0 ( 2 0 1 4 ) 0 2— 0 1 5 0— 0 4
利用 光 的干 涉 、 衍 射 原 理进 行 光 波 波 长 测量 实 验时, 通 常误 差较 小 , 一 般 能 控制 在 3 % 以 内。 目前 菲涅 尔 双棱镜 干涉 测钠 黄光 的波 长实验 实 验误 差却
当透 镜处 于 I 位置 成像 时 , 有:
¨1 = D — D1一 2, l = D1+ 2
存在狭缝 与虚光源并不共 面的系统误差 。即使 D
自身 足够 大时 , 狭缝平 面 与虚光 源平 面相 差很 小 , 所 含 系统误 差可 忽略 。但狭缝 与 其底 座上 的标线 也 不
域 中均可得 到 明暗交 替 的干涉 条纹 。实 验原 理 如 图
1所示
三角 形相 似, 得 等= , 即△=
P
I s L
l i
一
DK A
I 1 I { ¨ 、
( 1 )
图 2菲涅 耳 双 棱镜 干 涉 实 验 简 化 光 路 图
根据 干涉 理论 △ = K A, 为亮条纹, 因此 口 J 推 得
菲涅耳 双棱镜 干 涉实验 测波 长作 为大 学 物理 的 基 本光 学实 验之 一 , 简 单 易懂 , 实 验 现象 良好 。菲 涅 耳 双棱 镜干 涉 实 验是 利 用 双 棱 镜 界 面 的两 次 折 射 , 将 单缝 S发生 的光波 阵 面分成 沿不 同方 向传 播 的两 束光 , 这两 束光 相 当于 由虚 光 源 S 、 S , 发 生 的两束 相 干光 , 在它 们相 重叠 的空 间 区 域 内产 生 干 涉 。该 区
双棱镜干涉实验测量方法的改进
关键词 i 菲涅尔双棱镜 ; 虚 光 源 间距 ; 横 向放 大 率 ; 移 测 显 微 镜
中 图分 类号 : 0 4 3 6 . 1 文献标识码 : A 文章 编 号 : 1 0 0 5 — 4 6 4 2 ( 2 0 1 3 ) 1 2 — 0 0 2 4 — 0 3
1 引 言
景深 , 因此 “ 物 像共 轭对 称” 就 难 以做到 , 测得 的虚 光 源 间隔也 会 由此 引入一 定 的 系统 误差 .针 对该
, 一 , 1 \
—
—
— \ — — _ 、 ● 一 J 、 /7
( b)
缺陷 , 本文 在不 改变 文献 F 8 ] 中的 双棱镜 干 涉光路 前提 下提 出 了利用 横 向放大 率测 量两 虚光 源问 的 间距 的方 法 , 并 利 用 移 测显 微 镜 替 换 测 微 目镜 简
精 度地 测 出光 波波 长 , 这 些 因素 都 影 响 了教 学 效
果 .针 对传 统 方 法 中 的不 足 , 有 些 文献 提 出 了光 路 调 节 的改进 方法 和思 路口 ] , 还 有些 文献 从误 差 理 论 角度 提 出 了测 量 优 化 思 想 【 3 ] , 也 有 人 利 用 Ma t l a b的 图像处 理 能 力 实 现 干 涉 条 纹 中心 的精
用 移 测显微 镜 替 换测 微 目镜 测量 条 纹 间距 ,
可简化 狭 缝 到 干 涉 条 纹 形 成 位 置 之 间 的 距 离 L
测量过 程 , 具体操 作如 图 2所示 : 记录下 测量 干涉
横 向放大 率 的测 量 方 法 ( 如 图 1所 示 ) : 调 节 好 狭缝 的宽 度 , 用 移测 显微 镜测 量缝 宽 , 测 出狭
快速调节双棱镜干涉条纹的新步骤
波波 长 。常 规的 实验ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ步骤 及 方法 如下 :
收稿 日期:2 1— 3 1 00 0 — 7 作者简介:姚敏,本科 ,教授,系党总支书记 。
本 文 系 湘 南学 院 教 改 资助 课 题 ( 准 号 : 0Y 0 ) 。 批 803
将 测 微 目镜 移 到距 狭缝 8 c  ̄9 c 处 ,用 目镜叉 0m 0m 丝逐 一对 准 视场 中部 的 l 条 明条 纹 , 记录 每 一 明条 纹 0
不改变狭 缝与双 棱镜 的相对位置 ,在双棱镜与测
微 目镜 之 间加 上 凸 透镜 ( 距 约 1 c1, 移 动 透 镜 ( 焦 9I l ) 注 意 等高同轴) ,在 测 微 目镜 中两 次 出现 虚 光 源 的 像 。 用 测 微 目镜 分 别 测 出 两 虚 光 源 较 大 像 之 间距 离 d 和
这 个 亮 区就 是 光 束 的叠 加 区 域 。然 后 缓 慢减 小狭 缝 宽
涉 场 ( 中斜 线 的 区域 ) 。如 果 将 一 屏 幕 M 图 置于 干 涉 场 的任 何 地 方 ,则 在 屏 幕 M 上会 出现 明 暗相 间 的干 涉 条 纹 ,且 干 涉 条 纹 中相 邻 明条 纹 的 间隔 △ X 既和 条 纹 与 光源 之 间的 相对 位 置 f 关 , 又与 光 波 波 长 和 d 有 有 关 ,因 此 , 由它们 之 间 的 关 系 式 = 就 能 测 出光 二
不 同现 象 ,提 出了很 多行 之 有效 的快速 完 成 干 涉 条纹 的方 法 。但 如 何快 速 准 确 地 调 出两 虚光 源 放 大 像 的 间
M
下 l s
d S
s
j
/
。
1
双缝实验的改进
改进前实验装置
实验原理•实验改进前
改进原因
•采用钠灯光源容易引起视觉疲劳,容易因视力疲劳引起在测量干涉条纹间距时出现错误,并且会因眼睛有视角差异引起条纹读数有较大的误差.
•测两虚光源的间距时,由于人眼视角角度的改变会引起像间距位置的变化,从而引起很大的读数误差,并会影响实验结果
•用这种装置测光波波长的精度不高,误差一般也有10%以上,甚至更大,
如何改进
•将普通光源换成激光源
•将会聚透镜换成扩束透镜•将单缝板和双棱镜换成双缝板•添加一张白屏
改进后实验装置
改进前后的图像对比
改进前数据
改进后数据
尚待改进的地方
•做实验时用的不是双缝板,图像不够多•十字叉丝不够清晰
•对比试验用的是汞灯源,效果不够直观。
双棱镜干涉实验误差分析及实验改进
双棱镜干涉实验误差分析及实验改进双棱镜干涉实验是大学物理实验的重要标志性实验之一。
要做好这个实验,需要深入的去认识实验,分析误差,以便在实验过程中减小误差来源。
本文通过分析和比较两种不同的虚光源间距测量方法,探究各个参量对实验结果的影响,通过不断改进实验过程,让测量结果更准确。
标签:双棱镜;干涉;误差分析;实验改进一、干涉实验测光波波长的两种方法(一)等位移法利用等位移法来测量光波波长的话可以根据如下图1来安排装置,待测光波波长可表示为[2]放已知波长λ1的He-Ne激光器,测出已知波长的He-Ne激光为光源时双棱镜分别放在B和B’时所成干涉条纹的宽度δ1和δ2,测出待测光(如钠光灯)作为光源时在上面两点分别所成干涉条纹宽度和,利用上式带入数据便可以直接计算出待测光波波长。
光路安排好以后,保持D不变并且使得不变,只需要更换光源测出相应的干涉条纹宽度,和,。
(二)虚光源法在利用双棱镜干涉测光波波长时,多数采用的方法都是测出两虚光源间距d、两虚光源到测微目镜叉丝板平面的距离D以及干涉条纹宽度,最后带入公式,这种测量方法涉及到虚光源间距的测量,我们称之为虚光源法。
在通常的实验过程,有如下两种方法来测量虚光源的间距。
1、两次成像法放一个焦距为f′的透镜L在双棱镜和测微目镜之间,当测微目镜与虚光源之间的距离d>4f′时,在两虚光源和测微目镜所在平面之间就会找到分别成放大像和缩小像的两次成像点,在测微目镜和两虚光源间前后移动凸透镜L,分别找到大像和小像,通过测微目镜测出大像d1和小像d2,代入公式,即可测得两虚光源间距。
这种方法实验原理简单,便于教师讲解及学生理解,在许多大学教学中通常都采用此种实验方法。
2、放大法在两次成像法过程中,有一种方法就是只测量一次成像,这种方法叫一次成像法,很多时候有的实验者只测量放大像,这种方法称为放大法。
具体方法便是在测微目镜叉丝板上呈现放大像时测出此时两虚光源间距d1,并且利用光具座上刻度尺得到虚光源平面、透镜、测微目镜叉丝平面的位置,计算出两次成像原理图中的和,利用比例得到两虚光源间距。
双缝干涉调节光源高度的方法
双缝干涉调节光源高度的方法
在双缝干涉实验中,调节光源高度对于获得清晰的干涉条纹是至关重要的。
以下是一些常见的方法,用于调节光源高度:
1.单缝法:利用单缝干涉实验,首先将两个缝调至完全重合,形
成一个单缝。
然后通过调整光源高度,观察干涉条纹的清晰度。
当条纹
清晰时,记录光源的高度。
2.透镜法:在光源前方放置一个透镜,通过调节透镜的位置来调
整光源的焦距。
当干涉条纹清晰时,表示光源的高度已经调整到适当位
置。
3.使用激光:如果实验中使用的是激光光源,激光光线本身是相
干光,可以更容易产生清晰的干涉条纹。
通过调整激光的位置,使得光
线通过双缝时干涉条纹最为清晰。
4.调整双缝装置:有些双缝实验装置允许通过调整双缝装置的位
置来改变光源与双缝系统的相对位置。
调整双缝的位置可能会影响到干
涉条纹的清晰度。
5.使用调焦装置:在光路中加入调焦装置,通过调节焦距来调整
光源的高度。
这可以是液晶透镜、电动透镜等设备。
在调节光源高度的过程中,需要仔细观察干涉条纹的变化,确保条纹清晰、明显。
这有助于获得准确的实验结果。
调整过程中要小心,以免碰撞或损坏光学元件。
干涉实验中的常见难点及解决方案
干涉实验中的常见难点及解决方案干涉实验是物理学中一种重要的实验手段,用于研究光、声波等波动现象。
在进行干涉实验时,常常会遇到一些困扰和难点。
本文将探讨干涉实验中的常见难点,并提供一些解决方案,帮助读者更好地理解和完成实验。
一、光源的选择和对准在干涉实验中,光源的选择和对准是首要考虑的问题。
常见的光源有激光光源和白光源两种。
激光光源具有单色性好、方向性强的特点,适用于较为精确的实验。
白光源则广泛应用于干涉仪的实验中。
对于激光光源,我们需要保证光束的直线性和平行性。
可以使用准直器将光束准直,并使用光阑附近的物理刻度来进行光束的平行调整。
对于白光源,需要通过各向同性的衍射光栅来产生单色光。
在实验中,我们可以使用一个角度可调的反射光栅,通过调整反射光栅的角度,选择需要的单色光。
二、光路中的调整和对准干涉实验中,光学元件的调整和对准是关键步骤之一。
在光路调整时,常常会遇到光束偏移、光束扩散和光束错位等问题。
光束偏移可以通过调整反射镜或透镜的位置来解决。
调整反射镜或透镜的角度和位置,使得光束能够准确地射入下一个光学元件。
光束扩散可以通过使用准直器来解决。
准直器可以将光束调整为平行光束,从而减少光束的扩散。
光束错位可以通过调整反射镜或透镜的位置来解决。
保持反射镜或透镜的位置稳定,使得光束能够准确地经过光学元件。
三、干涉条纹的观察和记录干涉实验的结果通常是通过观察和记录干涉条纹来得到的。
但由于实验环境和观测仪器的限制,有时会出现干涉条纹不清晰、弱信号和干扰等问题。
干涉条纹不清晰可以通过调整光路和聚焦来解决。
检查光路中的光学元件是否正常,确保干涉光束的空间相干性。
同时,调整观测系统的焦距和聚焦,使得干涉条纹清晰。
信号弱可以通过增加光源强度或增加观测时间来解决。
增加光源强度可以使干涉条纹的对比度提高,从而增强信号。
而延长观测时间可以积累更多的干涉光信号,提高干涉条纹的强度。
干扰可以通过使用滤光片和屏蔽器来解决。
滤光片可以选择性地透过或阻挡特定波长的光,屏蔽器可以将光源背景的干扰减少到最低。
双棱镜测量波长的实验改进及调节技巧毕业论文 推荐
中文摘要本文首先介绍了双棱镜测量波长的基本的装置和原理及一般的操作步骤及方法,随后分析双棱镜测量波长的实验所引起的系统误差分析,及实验过程中遇到的操作困难等问题,针对这些问题,分别采取不同的实验改进方法对实验进行优化从而减少误差及减少操作的困难。
关键词:双棱镜波长干涉虚光源误差二次成像法等位移法ABSTRACTKey Words:biprism wavelength interference virtual light source error the secondary imaging method1. 双棱镜测量光波长的背景利用菲涅尔双棱镜测量光波波长实验是大学物理实验中的基础实验,通过实验可以让学生掌握用菲涅尔双棱镜获得双光束干涉的方法,观察双棱镜产生的双光束干涉现象,进一步理解产生干涉的条件。
2. 双棱镜干涉实验的装置和原理2.1 双棱镜双棱镜外形结构如图1 所示, 将一块平玻璃板上表面加工成两楔形面, 端面与棱脊垂直, 楔角较小, 一般在30′- 1°之间。
2.2 双棱镜干涉实验中所用的仪器有双棱镜,可调狭缝,辅助透镜(两片),读数显微镜,光具座,白屏,钠灯,原理如图1,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S 和S 射出的两束相干光。
这两束光在重叠区域内产生干涉,在该区域内放置的读数显微镜中可以观察到干涉条纹。
图1 双棱镜干涉原理图2.3 根据光的干涉理论能够得出相邻两明(暗)条纹间的距离为: λdDx =∆ 也就是:x Dd∆=λ 中λ是光波的波长,d 是两个虚光源之间的距离,D 是虚光源到接收屏之间的距离,x ∆是干涉条纹的间距。
利用双棱镜测量光波的波长,只要测出虚光源到接收屏之间的距离D(可以在光具座中直接读出可调狭缝到读数显微镜之间的距离近似为虚光源到接收屏之间的距离),从读数显微镜中直接测出干涉条纹的间距。
两个虚光源之间的距离无法直接测量出来,可以通过以下的方法,间接测出两个虚光源之间的距离,利用透镜成像法求出两个虚光源之间的距离d :保持狭缝与读数显微镜的距离不变,并且满足fD 4>,在狭缝与读数显微镜之间放一凸透镜Q ,凸透镜Q 的焦距为f,移动凸透镜,可以在读数显微镜中分别看到放大的实像和缩小的实像。
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中图 分 类 号 :G 4 . 3 6 24 2
文献标识码 : A
文 章 编 号 :6 l 1 5 ( 0 0 0 — 0 0 0 1 7 一 3 1 2 1 )2 0 2 — 3
两个 清 晰的 实像 . 面 . 者对 在光 学实 验平 台上采 下 笔
收稿 日期 : 0 9 1 — 2 2 0 — 2 1
干涉 条 纹
图1 双 棱镜 干涉 装 置 示 意 图
1 . 2常见 的 问题
1. . 1调不 出干 涉 条 纹或 可 分 辨 的 干 涉条 纹 的 2 数 目较少 . 般 1 个 左 右 . 且 干 涉 条 纹模 糊 不 清 . 一 5 并
用光 学实 验教 材 中介绍 的实验 方法 做双棱 镜干 涉实
引 言
在 《 学 物 理 》 学 实 验 中 , 棱 镜 的 干 涉 实 验 大 光 双
验 时的 常见 问题进 行 分析 ,改 进实 验装 置 , 介绍 并
一
种 快速 调节 干涉 条纹 以及两 虚光 源经 凸透镜 成 的
一
大 一小 两个 清晰 的实像 的方 法及 技巧.
21 0 0年 3月
天 水 师范 学 院学 报
Ma.2 1 r,0 0
V0 .0 No. 1 3 2
第 3 0卷 第 2期
双棱镜干涉实验 的改进及调节技巧
张 明 霞
( 水 师 范 学 院 物 理 与 信 息 科 学学 院 , 肃 天水 7 1 0 ) 天 甘 4 0 1
摘
要 : 棱 镜 干 涉实 验 教 学 的关 键 一是 如 何 快 速 调 节 光路 . 到 清 晰 的 干 涉 条 纹 : 是 如 何 通 过 测 微 目镜 找 双 得 二
到 两 虚 光 源 经 凸透 镜 成 的 一 大 一 小 两 个 清 晰 的 实 像.对在 光 学 实验 平 台 上 采 用 光 学 实 验教 材 中介 绍 的 实验 方 法做 双 棱 镜 干 涉 实验 时 的 常 见 问题 进 行 分 析 , 改进 实验 装 置 . 介 绍 了一 种 快 速 调 节 干 涉 图 样 以及 两虚 光 源 经 凸透 镜 并
钠
的关 键 . 购置 相关 设备 的费 用较 高 . 大多数 高等 且 对
院校 尤其 实验 经费 比较缺 乏 的地方 高校并 不适 用. 笔者认 为 . 此实 验 的关 键 问题有 两个 . 一是 如何 能够快 速调 节光 路 . 得到 清晰 的干涉 条纹 . 二是 如何 通过 测微 目镜 找到 两虚光 源经 凸透 镜成 的一 大一小
作者简介: )N(91 )女,  ̄ l 17一 , 甘肃甘谷人, i 天水师范学院物理与信息科学学院副教授 , 硕士
2 0
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双棱 镜AB 的棱脊 严 格平 行 时 , - / 段 缝 光源 可 看 每- J - ,
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作是 一单 色 的点光 源 .它 经过 双棱镜 折 射后 得到 的
1 光 学 实 验教 材 中介 绍 的 实 验 方 法在 教 学 实 践 中 的 常见 问题
11实 验 装 置 及 实 验 条 件 .
光 学 实 验 教 材 2 ] 中的 双 棱 镜 干 涉 实 验 装 置 如 图 1 图2 示 , 、 所 在此 实 验 中 , 想 得 到理 想 的 干涉 条 要 纹 以及两 虚光源 经 凸透镜 成 的一 大 一小两 个清 晰的 实像 , 各光 学元 件必须 满 足 以下 条件 : 各光 学元件 共
( 即缝光 源 ) 过双 棱镜 折射 形成 的两虚 光源 经 凸透 通 镜 成 的一 大- d 两个 实像 . - , 分别 依 次 测得 两 实像 间 距 . 而 间接 测 出光 波 的波 长 . 年来 . 了改 善实 从 近 为 验条件 ,一些 教师 结合 光学 实 验平 台把 电脑 、 C C D、 摄 像 机 引入 该 实验 中[ 1 强 了教 学 直 观 性 . 光 3. -增 6 使 学 实验教 学具 有 了现代气 息 .
干 涉条纹 的形状 及位 置完 全相 同 .每一 套 干涉条 纹 非相 干地 叠 加在 一起 .形 成一 套可 见度 很高 的亮 暗 相 间 的直 线 型干 涉条 纹 . 当可 调狭缝 S 的伸展 方 向和
双棱 镜A B的棱脊 不 是严 格 平行 时 . - d 段 缝 光 源 每- "
是 一个 必 做 的基 础性 实 验 . 内高校 对 物理 生 普 遍开 设 了此实 验 项 目. 目前 .
大 多数 高校 的双棱 镜 干涉实 验都 是在 光学 实验平 台 上 操作 . 常见 光学 实 验 教材 介绍 的实验 方 法[ J 在 是 - 2 光 学 实 验 平 台 上 依 次 放 置光 源 、 聚焦 透 镜 、 调 狭 可 缝、 双棱镜 及测 微 目镜等 光学 元件 , 依据 光学 实验教 材 中的实验 调 节 步骤 依 次调 节 光 路 . 到清 晰 的 干 找 涉条纹 . 然后 在 双棱 镜 和测 微 目镜 之 间 插入 一 个 凸 透 镜 . 后 移 动 凸透 镜 . 测 微 目镜 找 到 可 调狭 缝 前 用
上述 实 验 方法 在 实验 教 学 时存 在 诸 多 问题 . 尤 其是 学生 很难快 速 找到 清晰 的干涉 条纹 及两个 清 晰 的 实像. 外 . 述 改进 措施 虽 然改 善 了实验 观 测手 另 上 段. 方便 了数据 的采 集及 处理 . 但都 没有 触及 此实验
轴等 高 :可调狭 缝 的伸展 方 向和双棱 镜 的棱 脊严 格 平行 :两虚相 干光源 和测微 目镜问距大于或等于 四倍 的凸透 镜焦 距 :单缝光 源 的宽度 以及 单缝光 源 与双 棱 镜 间距保 持在 适 当范 围 : 单缝 光源 的单色 性 良好 .