双棱镜

BIPRISM INTERFERENCE : 注意事项 ...
1,激光中心一定要通过棱镜脊. 2,读数显微镜鼓轮在运转测量过程中只能一个方 向,不能回转,因为齿纹有空程差. 3,消除视差,使干涉条纹与叉丝在同一个面上. 4,镜片易碎,请小心操作,切勿把物品从一张桌 子移到另一桌子,请配套使用.
BIPRISM INTERFERENCE : 参考资料 ...
BIPRISM INTERFERENCE : 实验方法 ...
贝塞尔法:—原理图
AB为物体;A/B/ 为放大像;A//B// 为缩小像;L为待 测透镜;H为屏幕;D为物体与屏幕间距;△为透镜 两次成像之间的位移.
BIPRISM INTERFERENCE : 实验方法 ...
贝塞尔法:—公式
若物体与屏幕的间距满足:D>4f,且D保持不变,则移动透镜,必能在屏 幕上两次成像,当物距为S1时,得到放大的像,当物距为S2时,得到缩小 的像,根据光线可逆定理得:
d =
d 1d 2
BIPRISM INTERFERENCE : 仪器剖析... 仪器剖析...
光具座: 光具座:
BIPRISM INTERFERENCE : 仪器剖析... 仪器剖析...
调节支架: 调节支架:
三位 弹簧夹
玻璃 镜片
前后 位移架
升降杆
固定 螺钉
左右位 移调节
BIPRISM INTERFERENCE : 仪器剖析... 仪器剖析...
...
算术表达式
因为: 亮条纹位置 暗条纹位置
x x
k / k
= =
D kλ d D 1 (k + )λ d 2
而且:
δ
x
=
Dλ d
所以:
λ =
d δ D
x
BIPRISM INTERFERENCE : 实验方法 ...
两 次 成 像 法
贝 塞 尔 法
干 涉 法
衍 射 法
共 轴 调 节 法
BIPRISM INTERFERENCE : 实验方法 ...
涉
两 次 成 像 法 应 用
纹 .
条 光 在 通 过 双 棱 镜 后 在 屏 幕 上 形 成 干
射 激 光 通 过 狭 缝 后 形 成 衍 射 光 , 各 衍
,
干 涉 法 测 定 波 长
激 光 通 过 所 有 光 学 器 件 的 中 心 点 .
使 光 具 座 上 调 节 各 光 学 器 件 于 共 轴 位 置
BIPRISM INTERFERENCE : 实验方法 ...
共轴法: —调节方法4 :
④ 调节激 光干涉条纹. 通过目镜观 察,调节狭 缝的宽度, 并微调狭缝 的方位使其 与双棱镜的 棱镜脊背平 行,直到出 现清晰的干 涉条纹.转 动显微镜的 读数鼓轮, 使叉丝交点 对准亮条纹.
BIPRISM INTERFERENCE : 实验方法 ...
双棱镜: 双棱镜:
菲涅尔双棱镜用来形成双光束干涉 ,当光照在棱镜脊上时,由于棱镜 的折射作用,波阵面的左右两光束 相互交叠,从而形成干涉场.
棱镜固定片
棱 镜 脊
BIPRISM INTERFERENCE : 仪器剖析... 仪器剖析...
激光器: 激光器:
He-Ne激光器
激光波长为 632.8nm.
共轴法:
为了获得清 晰的 干涉 条纹, 保证有关物理 量的 测量 精度, 实验装置应该 调节到下述状 态: (1)光具座上 各元件等高共 轴 (2)双棱镜的 棱脊严格平行 于狭缝,且狭 缝的 宽度 适当.
BIPRISM INTERFERENCE : 实验方法 ...
共轴法: —调节方法1 :
① 将激光光源,狭 缝,双棱镜,依次放在 光具座上.用目视法粗 调各元件的中心等高, 且使中心线平行于光具 座,双棱镜的底面与中 心线垂直.
BIPRISM INTERFERENCE : 仪器剖析... 仪器剖析...
读数显微镜: 读数显微镜:
调目镜焦距
调 物 镜 焦 距
镜
调 升 降 调
BIPRISM INTERFERENCE : 仪器剖析... 仪器剖析...
读数显微镜: 读数显微镜:
目镜 本体盒
玻璃标尺
丝杆 分划板
读数鼓轮 螺丝 接头套筒
BIPRISM INTERFERENCE : 实验方法 ...
共轴法: —调节方法2 :
② 开启激光,使光源均匀照亮狭缝,调节双棱镜或狭缝, 使狭缝射出的光束能对称地照射在双棱镜的棱脊的两侧.
BIPRISM INTERFERENCE : 实验方法 ...
共轴法: —调节方法3 :
③ 在双棱镜的后面放一毛玻璃屏,从毛玻璃屏上可以找到一条红亮光带,以读数 显微镜代替毛玻璃屏,调节物镜的上下和左右位置,简介
...
光具座
氦 氖 激 光 器 器 缝 镜 狭 三 棱 屏 璃 微 镜 毛 玻 显 读 数
BIPRISM INTERFERENCE : 实验概要 ...
利 屏 用 焦 距 的 后 . . 置 镜 , 棱 镜 双 于 , 的 镜 为 f 的 距 光
1,用共轴法调整光具座上双棱镜干涉光学系统 内各器件. 2,利用衍射法和干涉法调出所需条纹. 3,测量明(暗)干涉条纹间距δx . 4,利用贝塞尔法测量透镜焦距f,并设置狭缝与 屏间距D(D≥4f). 5,用二次成像法测量两虚像间距.
d = d
1
d
2
6,归纳上述数据,计算激光波长λ .
λ =
d δ D
BIPRISM INTERFERENCE : 实验方法 ...
两次成像法:
两次成像法测量两虚光源间距d
利用已知焦距为f的透镜置于双棱镜与毛玻璃屏之间,只要满足双棱镜与毛 玻璃屏之间间距大于四倍f,则前后移动透镜,就会得到两组两个虚光源的 实像.一组为放大的实像,,另 一组为缩小的实像.如果分别得到两放大 像的间距为d1,和两缩小像距为d2.则可求得两虚光源之间的距离为:
, -S1 = S2/ -S2 = S1/ D - △= -S1 + S2/ = -2S1 = 2S2/ -S1 = S2/ = (D - △)/2 又因为 S1/= D - (-S1) = D - (D - △)/2 =(D + △)/2
代入公式:
1 1 1 = / S1/ S1 f
得:
D 2 2 f/ = 4D
读数显微镜一般作为光学精密计量仪器的附件使用,如干涉显微镜,调焦望远镜,测微平 行光管,各种测唱仪等都装有这种目镜.它也可以单独使用,直接测量非定域干涉条纹的 宽度,或由光学系统所成实像的大小等.它的测量范围很小,但精度很高.
BIPRISM INTERFERENCE : 内容与步骤... 内容与步骤...
共轴法: —调节方法5 :
⑤ 在双棱镜与物镜之间放一透镜,并使狭缝与屏幕间距大于 四倍的透镜焦距,此外要求狭缝与双棱镜间距既要满足两虚光 源能经过透镜成像于显微镜中,也要满足干涉条纹宽度适当.
透镜
1 1 1 = / S1/ S1 f
BIPRISM INTERFERENCE : 实验方法 ...
BIPRISM INTERFERENCE : 疑难解答 ...
1 双棱镜怎样实现双光束干涉? 答:通过单缝衍射获得两相干光源的 方法. 2 实验对辅助透镜的焦距f有什么要求? 答:必须满足4f小于狭缝与屏间距. 3 本实验测量激光波长中影响实验结果 最大的因素是什么? 答:用读数显微镜测量相邻两条纹间 距.
衍射法: 单缝衍射:当光垂直于单缝平面入射时,单缝衍射形成 明暗相间的条纹,其光强分布图如下:设衍射角为θ , 激光波长为λ ,狭缝宽为a.
BIPRISM INTERFERENCE : 实验方法 ...
干涉法: 利用菲涅尔双棱镜实现分波前干涉. 利用菲涅尔双棱镜实现分波前干涉. 光的干涉: 光的干涉:满足一定条件的两束光叠加时,在叠加区域光的强 度或明或暗有一稳定的分布. 相干条件: 相干条件:振动方向相同,频率相同,相位差恒定.
所需管压降 为2000V左 右反复.管 子着火电压 远高于工作 电压,约为 3000-4000V .最佳工作 电流为45mA.
BIPRISM INTERFERENCE : 仪器剖析... 仪器剖析...
激光器: 激光器:
阳极
毛细管
阴极
He-Ne激光器由激光光源和He-Ne激光管组成.激光管是一个气体放电管, 管内充有氦氖混合气体.两端用镀有多层介质膜的反射镜封固,构成谐振 腔.光在两镜面间多次反射.形成持续振荡.有的激光管将反射镜安装在 管外,以便于调节与更换.如果使放电管的窗口与管轴成布儒斯特角,则 发出的光是线偏振光.
在
光 具 座 共 轴 调 节
光
BIPRISM INTERFERENCE : 基本原理
...
双棱镜测定激光波长光路图
任 第 虚 两 虚 光 源 的 激 光 距 间 狭 缝 脊 棱 距 离 屏 距 距 的 察 间 间 屏 观 心 纹 到 中 条 源 与 ) 光 纹 级 条 (暗 两 亮 k 意
BIPRISM INTERFERENCE : 基本原理
x
BIPRISM INTERFERENCE : 实验动画... 实验动画...
1. 调节 调节光具座水平度,把狭缝器,双棱镜器和毛玻璃屏从左到又放在光具座上. 2. 开启 开启激光,调节激光器倾角,直到用尺测得光源出口到桌面高度与在毛玻屏光源点到桌面高度相等.然后调节狭缝器,双棱镜器和显微镜物镜的中心被激光通过. 3. 移动狭缝器并调节大小,在双棱镜处用纸挡光可看到明显的衍射光斑.微调双棱镜器,使衍射光斑的中心点通过棱镜脊.再微调毛玻屏,使干涉条纹大多落在屏中心. 4. 调整显微镜目镜使叉丝清晰,调整显微镜观察衍射光,调整显微镜物镜使衍射光最清晰. 5. 测量两相邻干涉条纹间距:微微移动显微镜或转动目镜使竖叉丝与干涉条纹平行;然后旋转手轮,使显微镜筒往由中心向右移到某一条纹中心,譬如说是第1圈,然后向左移到第5圈开始 测量两相邻干涉条纹间距: 测量读数,继续向左移到6,7,8,……18,19,20圈并一一读数,记下相应的读数S5,S6,S7……S18,S19,S20,最后算出每隔十条的间距D10=[(S15-S5)+……+(S20-S10)]/6,所以相邻两条 干涉条纹的间距为δx=D10/10,. 6. 两次成像法测量两虚光源的间距d:保持上面的状态,再在双棱镜与毛玻璃屏放一透镜,左右移动透镜,观察毛玻璃屏上可得两次成像.用显微镜测量两次成像所得的两虚像点的距离d1, d2.最后得,多次测量.最后把δx和d代入公式可得激光波长.
1.大学物理实验教程浙江大学出版社. 2.大学物理实验武汉大学出版社. 3.大学物理导论清华大学出版社. 4.普通物理实验高等教育出版社. 5.改变世界的物理学复旦大学出版社. 6.固体物理学中南大学出版社. 7.工程光学机械工业出版社. 8.英汉物理学词汇北京大学出版社. 9.物理实验手册机械工业出版社. 10.普通物理实验高等教育出版社. 11.大学物理通用教程北京大学出版社. 12.现代光学基础北京大学出版社. 13.电子仪器与测量技术中国科技大学出版社. 14.大学物理浙江大学出版社.
双棱镜干涉... 双棱镜干涉...
光学部分 浙大物理实验教学中心编制
BIPRISM INTERFERENCE: 简介
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菲涅尔
菲涅尔1788年出生在法国.从小对制作机械模型很感兴趣,而且对问题 喜欢追根寻底,特别是数学方面.他是法国物理学家和道路工程师. 菲涅尔1814年开始研究光学,对光的衍射现象从理论和实验上进行了不 懈的研究,并且在1815年向学院提交了第一篇关于光的方面的研究报告. 众所周知,菲涅尔最大的贡献是以光的干涉原理补充了惠更斯原理.并 提出了惠更斯-菲涅尔原理,完善了光的衍射理论.1818年,巴黎科学院进 行了一次以解释衍射现象为内容的科学竞赛,年轻的菲涅尔取得了优胜.但 是波动说在解释光的偏振现象时还存在很大的困难.一直在为这一困难寻找 解决方法的菲涅尔利用假设解释了偏振光的的干涉.并证明了光的横波特性 ,使光的波动说进入了一个新时期.利用光的横波特性,菲涅尔还得到了一 系列的重要结论.他发现了光的圆偏振和椭圆偏振现象.提出了光的偏振面 旋转的唯象理论.他确立了反射和折射的定量关系,导出了重要的菲涅尔反 射和折射公式,由此解释了反射时的偏振.他还建立了双折射理论,奠定了 晶体光学基础. 菲涅尔既有高超的实验技巧和实验技能,通过不懈的长期努力,他在实 验方面获得了很大的成就,菲涅尔双棱镜实验就是最典型的一个.由于他在 科学事业上的杰出成就,巴黎科学院授予他院士称号.英国皇家学会选他为 会员,并授予他伦福德奖章,人们称他为"光学的缔造者".