双棱镜测激光波长

双棱镜测氦氖激光波长

一．实验目的

1.查找资料，了解双棱镜测激光波长原理和方法

2.熟悉实验器材

3.了解实验内容，掌握实验器材的使用方法以及实验操作的具体步骤

4.了解双棱镜干涉法测定激光波长的原理

5.学会在光具座上布置和调整光路系统

6.熟练使用读数显微镜

二，实验原理

双棱镜干涉

设光波照明一个单缝S(视为线光源)，令双棱镜顶角平行于单缝，且平分入射光波的波面，则经双棱镜折射所产生的两束光波好像是从S 1和S 2(两虚光源)处发出来的(见图

1)。若在两光波迭加区域内设置一观察屏如毛玻璃，则屏上就形成一系列明暗交替的平行匀排直条纹，借助读数显微镜即可进行观测。

若单缝离屏的距离为D ，在屏的x 轴上任取一点P(x)(如图2)，则从S 1和S 2两虚光源发出的两列波到达P 点时的光程差为(1)式所示。

D

x d ⋅=∆ (1) 式中D>>d 、x ，根据干涉明、暗条纹之间的条件有

⎪⎩

⎪⎨⎧+==∆)()21()(暗明λλk k D dx (2)

故P 点为明或暗条纹时，应满足如下关系

⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧+=)

()21()(暗明λλk d

D k d D x (3) 不难求得，任何两相邻的明条或暗条的间距应为 λd

D x =∆ (4) 由此可见，条纹间距正比于D 和λ，反比于d(两虚光源间距)。根据此式，测定x ∆、D 和d ，便可求得光波长λ。

为测量两虚光源的间距d ，本实验采用透镜成像法，即用透镜将虚光源成像在屏上，一读数显微镜测量虚光源的像间距d’。为了避免测量上产生较大误差，充分发挥读数显微镜精确测量的功能，我们可以采取透镜两次成像法，分别测得两次虚光源所成像的间距d’和d ”，则两虚光源间距可由下式求得

d d d '''= (5)

三．实验内容

1．调节光柱的水平度

2．把狭缝器、双棱镜和毛玻璃屏，显微镜放置于一条直线上

3．开启激光器调节倾角，直到用尺测得的光源的出口到桌面的高度与毛玻璃屏中心点到桌面的高度相等，然后调节狭缝器、双棱镜和读数显微镜共轴等高，移动狭缝器并调节大小，在双棱镜处用一挡光片，可以看到衍射光斑，微调双棱镜片，微调双棱镜使衍射光斑的中心点通过棱镜的脊背，在微调毛玻璃屏使干涉条纹大多落在屏的中心，调节显微镜目镜使叉丝最清晰，调节显微镜的物镜，使看到的衍射条纹和干涉条纹相结合的干涉条纹最清晰为止。

4．然后测量两相邻干涉条纹的间距，微微移动显微镜，或转动物镜使竖叉丝与干涉条纹平行，然后旋转调节器使显微镜筒往一个方向移动，最后记下相邻两干涉条纹之间的间距

5．用两次成像法进行测量两虚光源的间距 ，把透镜至于毛玻璃屏与双棱镜之间，调整透镜可以看到两个不同间距的光源，最后测量呈放大和缩小的两个点的间距，然后代入公式可以求得两虚光源的间距d ，并多次测量，最后把测得的数据代入公式可求得激光的波长

四．实验数据

∴d d d '''=

=2.245mm ∴x D

d ∆=

λ=6.314×10-7m

五．实验注意事项

1．激光束中心一定要通过棱镜x，

2．读数显微镜的滚轮，在转动的测量过程中只能往一个方向旋转，不能回转（防止回程差）；

3．二次成像法测量激光源的间距时双棱镜与毛玻璃屏间距必须满足d>4f f为透镜焦距。