双棱镜干涉法测波长
实验七 用双棱镜干涉测光波
分别测得两放大像的间距d1和两缩小像的间
距d2,则按下式即可求得两虚光源的间 距 d .多测几次 d ,取平均值:
d d1d2
(2)
(4)用所测得的
x 、d
、 d 值,代入式
d x ,求出光源的波长 . d
(5)计算波长测量值的标准不确定度
4.注意事项 (1)使用测微目镜时,首先要确定测微目镜读
2.试证明公式
d d1d2
再见
1.调节共轴 (1)按图所示次序,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
执白屏在双棱镜后面检查:经双棱镜折射后 的光束,是否有叠加区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.
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1)
d和△x,就可用式(1)计 因此,只要测出 d 、
算出光波波长.
实验内容
图中AB是双棱镜,它的外形结构如右图所示,
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 较小( 一般小于 1°).从单色光源发出的光经透镜L会聚于狭 缝S,使S成为具有较大亮度的线状光源.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.
用双棱镜干涉测光波波长
用双棱镜干涉测光波波长
双棱镜干涉法是一种常用的测量光波波长的方法。
在这种方法中,我们使用一对排列
在一起的两个棱镜来分离出不同波长的光并进行干涉。
通过调节棱镜的角度和距离,我们
可以精确测量光波的波长。
在进行双棱镜干涉测量时,首先需要一台光源。
这个光源可以是白光或单色光。
为了
获得更加精确的结果,我们通常使用相干光源,如激光。
相干光源可以产生涡旋状干涉条纹,这对于测量光波的波长非常有用。
接下来,将光源照射在双棱镜的一侧。
这两个棱镜的相对角度和位置都非常重要。
我
们需要调整它们的角度和距离,使它们之间的光程差为整数倍的波长。
这样才能确保在干
涉的时候产生明显的干涉条纹。
一旦我们找到了正确的角度和距离,我们就可以开始观察干涉条纹了。
这些干涉条纹
是由两个光波相遇并干涉而产生的。
如果两个波长相同,干涉条纹会显现出一系列等距的
暗线和亮线。
然而,如果两个波长不同,干涉条纹会出现偏移,并且不再对齐。
这意味着
我们可以通过观察干涉条纹的形状和位置来测量光波的波长。
在实际测量中,我们通常使用一个显微镜来观察干涉条纹。
显微镜可以放大这些条纹,使得我们可以更加清楚地观察它们的形状和位置。
通过使用一些基本的几何和数学计算,
我们就可以从干涉条纹的位置和形状中得出光波的波长。
双棱镜干涉测波长资料
双棱镜干涉测波长资料双棱镜干涉是一种常见的光学干涉实验,通过使用两个棱镜来创建和测量光的干涉条纹,从而测量光波的波长。
以下是双棱镜干涉测波长的一些资料。
一、实验原理双棱镜干涉实验的原理是利用两个棱镜来拆分和重新组合光波,从而在空间中产生干涉现象。
当光通过棱镜时,会被折射并偏转一定的角度。
通过调整两个棱镜之间的距离和角度,可以使得从两个棱镜出来的光波在空间中产生干涉现象,形成明暗交替的干涉条纹。
干涉条纹的间距与光波的波长有关,可以根据干涉条纹的间距来计算光波的波长。
具体来说,假设两个棱镜之间的距离为d,棱镜的折射率为n,入射光的角度为θ,则干涉条纹的间距可以表示为:Δx = λ × n / (2 × sinθ)其中,λ为光波的波长,n为棱镜的折射率,θ为入射光的角度。
二、实验步骤1.准备实验器材:两个相同尺寸的三棱镜、单色光源(如激光笔)、角度计、尺子、实验用的记录纸和笔等。
2.将两个棱镜放置在一张记录纸上,调整两个棱镜之间的距离和角度,使得从两个棱镜出来的光波在空间中产生干涉现象,形成明暗交替的干涉条纹。
3.用单色光源(如激光笔)照射棱镜,使光线垂直于棱镜的平面。
调整光源与棱镜的距离,使得光线可以通过棱镜并照射到干涉条纹上。
4.用角度计测量入射光的角度,并记录下来。
5.用尺子测量干涉条纹之间的距离,并记录下来。
6.改变光源与棱镜的距离或调整棱镜之间的角度,重复步骤2至步骤6,得到多组数据。
7.利用上述公式计算光波的波长,并求出平均值。
三、注意事项1.在实验过程中要保持安静,避免由于环境的干扰而影响实验结果。
2.确保两个棱镜之间的距离和角度调整准确,以免影响干涉条纹的形状和间距。
3.在测量角度和干涉条纹间距时要准确细致,避免误差过大。
4.在使用激光笔等光源时要注意安全,避免直射眼睛或照射易燃物品。
5.在计算光波波长时要根据多组数据求平均值,以提高结果的准确性。
四、实验结果分析根据实验数据,利用上述公式可以计算出光波的波长。
用菲涅尔双棱镜测量光的波长
一、引言法国科学家菲涅尔用几个自己设计的新实验,在当时令人信服地证明了光的干涉现象的存在,这些实验之一就有他在1826年进行的双棱镜实验。
与杨氏双缝干涉借助衍射形成分波面干涉不同,它利用棱镜形成“双缝”,并用毫米级的精度测量出纳米级的精度,它的物理思想、实验方法和测量技巧至今仍值得我们学习,并且对于以后微观物理学方面的实验仍然具有巨大的作用。
在本实验中通过用菲涅尔双棱镜对纳光波长的测量,要求我们掌握光的干涉有关原理及光学测量的基本技巧,特别要学习在光学实验中计算测量结果不确定度的各种方法。
二、实验原理1)菲涅尔双棱镜实际上是一个顶角A极大的等腰三棱镜,如下图所示,当S点处的单色点光源从BC面入射时,通过ABD的光向下偏折,通过ACD的光向上偏折,形成如图所示的交叠区,并产生S1、S2两个虚的点光源,于是在交叠区两个虚光源发出的相干光发生干涉;干涉条纹间距为X=Dλ/d (1);其中d是两个虚光源之间的间距;D是光源到观察屏的距离;λ是光的波长。
用测微目镜的分划板作为观察屏可直接读出条纹间距X的值,D可直接由导轨上的直尺读出。
观察屏 S点光源通过双棱镜的折射2)虚光源间距的测量:使用二次成像法,光路图如下图所示:在双棱镜与测微目镜之间加一个焦距为f的凸透镜L,当D>4f时,可以移动L在测微目镜中观察到两虚光源的放大像和缩小像,读出虚光源像的间距d1,d2;有几何光学可知:d=(d 1d 2) 1/2;带入即可求出虚光源间距d 的值。
(由于制图不太准,图上显示的两个焦距f 略有差异,实际是相同的)3) 实验时我们利用以上原理来对未知量条纹间距X ,及虚光源间距d ;并且将点光源换成线光源使衍射条纹由点变线,增强了条纹的亮度,方便读数测量。
三、实验装置及实验过程实验装置双棱镜、测微目镜、光具座、线光源和透镜; 右图为测微目镜的结构图:使用时调节目镜与分划板之间的距离使之能清晰地看到分划板的准线及刻度线;而后调节测微目镜与待测实像的距离使像清晰无视差并且便于测量。
双棱镜干涉测波长的的讨论(精)
双棱镜干涉测波长的的讨论(宋飞物理学院2007级基地班20071001096)摘要:用双棱镜干涉测量光波波长波动光学中非常重要的一个实验,该实验的关键环节是测量两虚相干光源间的距离,大多数实验教科书中大都采用一次成像法和二次成像法测量两虚相干光源的间距,这两种方法在实验中操作难度大,测量结果精度不高。
棱镜位移法从一定程度上修正了二次成像法产生误差的根源,减少了系统误差。
同时对二次成像法中的关键公式进行了推导,解除了同学在试验中疑惑。
关键词:双棱镜干涉波长棱镜位移法引言在光学的发展中,波动光学一直占有相当重要的地位,特别是在托马斯·杨的双缝干涉,成功的验证了光的波动学说,并成为波动光学的的经典。
随后许多科学家运用相同原理进行干涉试验,以杨氏干涉为代表的干涉我们称之为分波面干涉。
通过理论推导,我们可以利用此原理进行光波长的测量。
菲涅耳双棱镜测波长的原理在测量光的波长时,我们并没有选取经典的杨氏双缝干涉,因为杨氏双缝干涉的致命弱点是是两个缝大大的削弱了光经过双缝后的光强,使得干涉条纹亮度小,清晰度差,有效测量条纹少等。
为解决上述问题,,在实际试验测量中我们选用菲涅耳双棱镜进行试验。
实验原理如图一所示。
双棱镜是由两个折射角极小的直角棱镜组成的。
借助棱镜界面的两次折射,可将光源(狭缝)发出的光的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S1、S2发出的两束相干光(如图所示)。
于是它们在相重叠的空间区域内产生干涉。
将光屏插进上述区域中的任何位置,均可看到明暗相间的干涉条纹。
可以证明,相邻两明(或暗)条纹间的距离为:ΔX=X k+1-X k=(D/d)λ式中:D为狭缝到观察屏的距离;d为两虚光源之间的间距;λ为入射光波波长。
上式表明,只要测出d 、D 和ΔX ,就可算出光波波长λ。
图一 双棱镜干涉条纹计算图如何测量D 、ΔX 和d ?测量D 的方法是测出聚光透镜到干涉屏的距离,即像距s ',通过高斯公式计算出物距u ,则D s u '=+。
菲涅尔双棱镜干涉测波长
(17-1)
明纹条件
=
= 0 , 1, 2 , … …
(17-2)
如图(17-2)所示,设 S1 和 S2 是双棱镜所产生的两相干虚光源,其间距为 ,屏幕到
S1S2 平面的距离为 D,若屏上的 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。
图 17-1 双棱镜干涉光路
现在讨论屏上干涉条纹的分布情况,分别从相干光源 S1 和 S2 发出来的光相遇时,若它 们之间的光程差 恰等于半波长(/2)的奇数倍,则两光波叠加后为光强极小值;若 恰 等于波长 的整数倍,两光波叠加后得光强极大值。即
暗纹条件
= (2 -1) / 2
= 1, 2 ,……
ห้องสมุดไป่ตู้(17-5)
(17-6)
于是 对暗条纹也可得到同样结果。利用式(17-7)可以测量光波波长。
(17-7)
Pk+1
S1 a S2 δ
Pk xk
xk+1
P0
D
图 17-2 条纹间距与光程差及其它几何之关系
仪器介绍
测微目镜是利用螺旋测微原理测量成像于其分划板上的像大小的仪器,旋动鼓轮,通 过传动丝杆可推动活动分划板左右移动。活动分划板上刻有双线和叉丝,其移动方向垂直 于目镜的光轴,固定分划板上刻有毫米标度线。测微器鼓轮刻有 100 分格,每转一圈,活 动分划板移动 1 毫米。其读数方法与螺旋测微计相似,双线或者叉丝交点位置的毫米数由 固定分划板上读出,毫米以下的读数由测微器鼓轮上读出,最小分度值为 0.01mm。
1.调节目镜,使叉丝和固定分划板的毫米标度线均在目镜视野中最清楚。 2.被测量的像应在叉丝平面上。移动眼睛看叉丝和物像有无相对移动,即消除视差。 3.测量时转动鼓轮推动分划板,使叉丝的交点或双线依次与被测像两端重合,得到首 尾两个读数,其差值即为被测像之尺寸。 4.测量时应注意使鼓轮沿一个方向转动,中途不能反转,以避免空程差。移动活动分 划板的同时,一定要注意观察叉丝位置,不能使它移出毫米标度线的范围之外。
利用双棱镜测定光波波长
利用双棱镜测定光波波长【实验目的】1.掌握利用分割波前实现双光束干涉的方法;2. 观察光场空间相干性;3.用菲涅耳双棱镜测量钠光光波波长。
【仪器及用具】钠光灯、双棱镜、光具座、凸透镜、测微目镜、单缝、辅助棒。
【实验原理】一般情况下两个独立的光源(除激光光源外)不可能产生干涉。
要观察干涉现象必须用光学方法将一个原始光点(振源)分成两个位相差不变的辐射中心,即造成“相干光源”。
分割的方法有两种,即波前分割法和振辐分割法,波前分割的装置有双面镜,双棱镜等,。
本实验采用菲涅耳双棱镜进行波前分割,从而获得相干光,实现光的干涉。
Q-钠光灯 1L -透镜 S-单缝 B-双棱镜 2L -辅助成像透镜 M-测微目 图18-1用菲涅耳双棱镜测量钠光波长实验装置实验装置如图18-1所示。
,各器件均安置在光具座上,Q 为钠光灯;S 为宽度及取向可调单缝;透镜1L 将光源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;1L 为辅助成像透镜,用来测量两虚光源1S 、2S 之间的距离d ;M 为测微目镜。
菲涅耳双棱镜是由两块底边相接、折射棱角 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。
如图18-2所示.图18-2设由双棱镜B 所产生的两相干虚光源1S 、2S 间距为d ,观察屏P 到1S 、2S 平面的距离为D 。
若P 上的0P 点到1S 和2S 的距离相等,则1S 和2S 发出的光波到0P 的光程也相等,因而在0P 点相互加强而形成中央明条纹(零级干涉条纹)。
设1S 和2S 到屏上任一点k P 的光程差为D ,k P 与的距0P 离为k X ,则当d <<D 和k X <<D 时,可得到kX d D∆=(18-1) 当光程差为∆波长的整数倍,即(K =0、1、2、···)时,得到明条纹。
用双棱镜干涉测光波波长分析报告
用双棱镜干涉测光波波长【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.【仪器和用具】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 ,使成S 为具有较大亮度的线状光源.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1S 和2S 发出的一样,满足相干光源条件,因此在两束光的交叠区域21P P 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.图1双棱镜干涉实验光路 图2 双棱镜结构设两虚光源1S 和2S 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λ为x Dd∆=λ (1) 因此,只要测出d 、D 和x ∆,就可用(1)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0S ,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0S ,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21P P (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A B ,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,1S 和2S 间距也将减小,这对d 的测量不利.)3.测量与计算(1)用测微目镜测量干涉条纹的间距如,为了提高测量精度,可测出n 条(10~20条)干涉条纹的间距x ,除以n ,即得x ∆.测量时,先使目镜叉丝对准某亮纹(或暗纹)的中心,然后旋转测微螺旋,使叉丝移过n 个条纹,读出两次读数,重复测量几次,求出x ∆.(2)用光具座支架中心间距测量狭缝至观察屏的距离D.由于狭缝平面与其支架中心不重合,且测微目镜的分划板(叉丝)平面也与其支架中心不重合,所以必须进行修正,以免导致测量结果的系统误差,测量几次,求出D .(3)用透镜两次成像法测两虚光源的间距d .参见图3,保持狭缝S 与双棱镜AB 的位置不变,即与测量干涉条纹间距x ∆时的相同(问:为什么不许动?),在双棱镜与测微目镜之间放置一已知焦距为f '的会聚透镜L ',移动测微目镜使它到狭缝S 的距离f D '>'4,然后维持恒定,沿光具座前后移动透镜L ',就可以在L '的两个不同位置上从测微目镜中看到两虚光源1S 和2S 经透镜所成的实像1S '和2S ',其中一组为放大的实像,另一组为缩小的实像.分别测得两放大像的间距1d ,和两缩小像的间距2d ,则按下式即可求得两虚光源的间距d .多测几次,取平均值d .21d d d =(2)图3 用透镜两次成像法测两虚光源的间距d(4)用所测得的x ∆、D 、d 值,代入式(1),求出光源的波长λ.(5)计算波长测量值的标准不确定度.4.注意事项(1)使用测微目镜时,首先要确定测微目镜读数装置的分格精度,要注意防止回程差,旋转读数鼓轮时动作要平稳、缓慢,测量装置要保持稳定.(2)在测量D 值时,因为狭缝平面和测微目镜的分划板平面均不和光具座滑块的读数准线(支架中心)共面,必须引入相应的修正,否则将引起较大的系统误差.(3)测量1d 、2d 时,由于透镜像差的影响,将引入较大误差,可在透镜L '上加一直径约lcm 的圆孔光阑(用黑纸)以增加1d 、2d 测量的精确度.(可对比一下加或不加光阑的测量结果.)【思考题】1.双棱镜和光源之间为什么要放一狭缝?为何缝要很窄且严格平行于双棱镜脊才可以得到清晰的干涉条纹?2.试证明公式21d d d =.附:测量钠光波长数据记录与处理D = (mm) x ∆= (mm)x D d ∆=λ=Dd d x 21∆不确定度计算举例:用双棱镜测量光源的波长(λ)实验,测量公式为:Dn x d d 121∆=λ 式中1d 为两虚光源经透镜1L 所成二亮线(光源实像)的间距,2d 为透镜移至2L 二亮线的间距,D 为虚光源到其实像的距离。
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,使S成为具有较大亮度的线状光源.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.图1 图2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λ为x d d∆'=λ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、S 2间距也将减小,这对d '的测量不利.)3.测量与计算(1)用测微目镜测量干涉条纹的间距x ∆.为了提高测量精度,可测出n 条(10~20条) 干涉条纹的间距x ,除以n,即得x ∆.测量时,先使目镜叉丝对准某亮纹(或暗纹)的中心,然后旋转测微螺旋,使叉丝移过n 个条纹,读出两次读数.重复测量几次,求出x ∆. (2)用光具座支架中心间距测量狭缝至观察屏的距离d .由于狭缝平面与其支架中心不重合,且测微目镜的分划板(叉丝)平面也与其支架中心不重合,所以必须进行修正,以免导致测量结果的系统误差.测量几次,求出d .(3)用透镜两次成像法测两虚光源的间距d '.参见图3,保持狭缝S 与双棱镜AB 的位置不变,即与测量干涉条纹间距x ∆时的相同(问:为什么不许动?),在双棱镜与测微目镜之间放置一已知焦距为f '的会聚透镜L ',移动测微目镜使它到狭缝S 的距离f d '>4,然后维持恒定.沿光具座前后移动透镜L ',就可以在L '的两个不同位置上从测微目镜中看到两虚光源S1和S 2经透镜所成的实像1S '和2S ',其中一组为放大的实像,另一组为缩小的的间距1d 和两缩小实像.分别测得两放大像像的间距2d ,则按下式即可求得两虚光源取平均值d '. 的间距d '.多测几次,21d d d ='图3(4)用所测得的x ∆、d '、d 值,代入式(7—1),求出光源的波长λ.(5)计算波长测量值的标准不确定度.【注意事项】(1)使用测微目镜时,首先要确定测微目镜读数装置的分格精度,要注意防止回程差,旋转读数鼓轮时动作要平稳、缓慢,测量装置要保持稳定.(2)在测量d 值时,因为狭缝平面和测微目镜的分划板平面均不和光具座滑块的读数准线(支架中心)共面,必须引人相应的修正(例如,GP 一78型光具座,狭缝平面位置的修正量为42。
斐涅耳双棱镜干涉测波长实验
微目镜的共轴调节。 2.观察衍射图样 将测微目镜由近及远向远离圆孔方向移动,观察并记录衍射图样的变化。 注意:用测微目镜观察衍射图样前,必须插入并转动偏振片使出射光减至最
弱,再根据观察需要适当调整光强; 3.测量激光波长 把测微目镜置于距衍射屏(圆孔)1~1.5m处,测量并记录中心亮斑的直径d
和衍射屏到观察屏的距离D(均只作单次测量);已知圆孔直径约为 0.5mm(准确值需用读数显微镜测量)。 4.数据处理 (1)记录并叙述当接收屏逐渐远离时,圆孔衍射的观察结果; (2)由圆孔衍射的测量数据计算激光波长,并与标称值进行对比。 不要求计算不确定度,但要给出正确的有效数字。 5.选做实验 (1)利用本实验装置测定细丝的直径。 (2)研究圆孔的费涅耳衍射并用于测波长。要求见现场说明,方法自拟。
测出成缩小像和放大像时的物距S、S',则物到像屏之间距离(即虚光源到测微
目镜叉丝分划板之间距离)D=S+S'。根据式(4-67),得波长与各测量值之间
关系为
x bb
(4-68)
(3)光路组成
S S
图4-77 双棱镜实验光路图本实验的具体光路布置如图4-77所示,S为半导体激光器,K 为扩束镜,B为双棱镜,P为偏振片,E为测微目镜。L是为测虚光源间距a所用 的凸透镜,透镜位于L1位置将使S1、S2在目镜处成放大像,透镜位于L2位置虚 光源在目镜处成缩小像。所有这些光学元件都放置在光具座上,光具座上附有 米尺刻度,可读出各元件的位置。
斐涅耳双棱镜干涉测波长---实验内容
4. 设计性实验(选做) 用双孔杨氏干涉测量光的波长。方法自拟。
斐涅耳双棱镜干涉测波长--- 预习思考题
用双棱镜干涉测半导体激光波长实验讲义
用双棱镜干涉测半导体激光波长实验目的:1、观察双棱镜产生的干涉现象,进一步理解产生干涉的条件。
2、熟悉干涉装置的光路调节技术,进一步掌握在光具座上多元件的等高共轴调节方法。
3、学会用双棱镜测定光波波长。
实验仪器:光学实验导轨、二维+LD、双棱镜、激光功率指示计、十二档光电探头+大一维位移架、凸透镜、白屏等。
实验原理:双棱镜是由两个折射角很小(小于1度)的直角棱镜组成,且两个棱镜的底边连在一起(实际上是在一快玻璃上,将其上表面加工成两块楔形板而成),用它可实现分波前干涉。
通过对其产生的干涉条纹间距等长度量(毫米量级)的测量,可推算出光波波长。
如图1所示,双棱镜AB的棱脊(即两直角棱镜底边的交线)与S的长度方向平行,H为观察屏,且三者都与光具座垂直放置。
由半导体激光器发出的光,经透镜L1会聚与S点,由S出射的光束投射到双棱镜上,经过折射后形成两束光,好象是从两虚光源S1和S2发出的。
由于这两束光满足相干条件,故在两束光相互重叠的区域(图中画斜线的区域)内产生干涉,可在观察屏H上看到明暗交替的、等间距的直线条纹。
中心O处因两束光的程差为零而形成中央亮纹,其余的各级条纹则分别排列在零级的两侧。
设两虚光源S1和S2间的距离为d,虚光源平面中心到屏的中心之间的距离为D;又设H屏上第k(k为整数)级亮纹与中心O相距为X k,因X k<D,d<<D,故X k由下式决定X k=(D/d)kλ而暗条纹的位置X k/则由下式决定X k/=(D/d)(k+1/2)λ任何两相邻的亮纹(或暗纹)之间的距离为δx=X k+1-X k=Dλ/d故λ=dδx /D 公式1 上式表明,只要测出d、D和δx ,即可算出光波波长λ。
本实验在光具座上进行。
δx的大小由十二档光电探头+大一维位移架测得;d、D的值可用凸透镜一成像法及三角形相似公式求得。
如图2所示,在双棱镜和白屏之间插入一焦距为f2的凸透镜L2,当D>4f2时,移动L2使虚光源S1和S2成放成放大的实像S1/、S2/,间距为d/,用十二档光电探头+大一维位移架测出d/;根据1/f=1/P+1/P/,可以得出物距P=f P//( P/-f),其中f=100mm,P/可在实验导轨上读出,则可以求出物距P,用下式就可算出d、D值:d/ d/=P/ P/即d= (P/ P/)*d/ 公式2D=P+ P/公式3实验内容及步骤:一、双棱镜干涉装置的共轴调节与干涉现象的观察步骤如下:1、依次将二维+LD、透镜、双棱镜、十二档光电探头+大一维位移架(与激光功率指示计连接好)放置在实验导轨上。
双棱镜干涉测量光波波长实验报告
双棱镜干涉测量光波波长实验报告示例文章篇一:《双棱镜干涉测量光波波长实验报告》嘿,亲爱的小伙伴们!今天我要跟你们分享一个超级神奇的实验——双棱镜干涉测量光波波长!实验开始前,我满心期待,就像要去探索一个神秘的宝藏一样!老师把实验器材摆在桌上,那一堆东西看着就让人兴奋不已。
我和小伙伴小明、小红一组,我们仨围在实验桌前,眼睛都直勾勾地盯着那些器材。
老师先给我们讲解了原理,可我一开始听得云里雾里的,心里直犯嘀咕:“这能行吗?”不过,等老师亲自示范了一遍,我好像有点明白了。
这不就像我们一起跳绳,绳子甩起来形成的波浪一样嘛!我们开始动手啦!小明负责调整仪器的位置,那认真的模样,仿佛他是个专业的科学家。
我呢,负责记录数据,眼睛都不敢眨一下,生怕错过了什么重要的信息。
小红则在旁边给我们加油打气,还时不时地提醒我们要小心操作。
“哎呀,小明,你轻点儿,别把仪器碰坏啦!”我着急地喊道。
“放心吧,我心里有数!”小明自信地回答。
经过一番努力,我们终于看到了干涉条纹。
“哇塞,这也太漂亮了吧!”小红忍不住惊叹起来。
我们仔细地观察着条纹,测量着数据。
这过程可不轻松,一会儿这个数据不对,一会儿那个角度又偏了。
我都有点不耐烦了,“怎么这么麻烦呀!”但是,一想到马上就能得出结果,我们又鼓足了劲儿。
终于,所有的数据都测量好了,接下来就是计算波长啦。
这可真是个考验耐心和细心的活儿。
“哎呀,我算得脑袋都大了!”我抱怨着。
“别着急,咱们慢慢算,肯定能算对的。
”小明安慰我。
经过反复的计算和核对,我们得出了结果。
当看到那个数字的时候,我们高兴得差点跳起来。
这次实验可真是太有趣啦!它让我明白,科学可不是随便玩玩的,需要我们认真、耐心,还得团结协作。
难道这不是一次让人难忘的经历吗?难道我们从中学到的知识还不够多吗?我觉得这次实验就像一场冒险,充满了挑战和惊喜!我的观点就是:通过这次实验,我不仅学到了知识,还懂得了合作的重要性,以后我要更加努力地探索科学的奥秘!示例文章篇二:《双棱镜干涉测量光波波长实验报告》哇塞!今天我们在学校做了一个超级有趣的实验——双棱镜干涉测量光波波长!这可把我激动坏了!实验开始前,老师把我们分成了几个小组。
用双棱镜测定光波波长
用双棱镜测定光波波长用双棱镜测定光波波长是一种经典的光学实验方法。
以下是实验的步骤和注意事项。
一、实验原理当一束光通过两个平行放置的棱镜时,会被分成两个相互垂直的偏振分量。
这两个偏振分量分别在两个不同的方向上折射,导致光束的行进方向发生偏转。
这种偏转可以通过测量两个偏振分量的速度差来计算光波的波长。
二、实验步骤1.准备实验器材:双棱镜、光源(如激光)、光学支架、平面反射镜、望远镜、测微器等。
2.将光源和双棱镜放置在光学支架上,使光源发出的光线垂直射入双棱镜。
3.将平面反射镜放置在双棱镜的后方,调整角度,使光线经双棱镜折射后反射回平面反射镜,再经双棱镜折射返回光源。
4.使用望远镜观察从光源返回的光线,调整光源和平面反射镜的角度,使光线经双棱镜两次折射后汇聚在望远镜中。
5.使用测微器测量两偏振分量的速度差,即从光源到平面反射镜和从平面反射镜到望远镜的距离差。
6.根据光速、两偏振分量的速度差和测量距离差,计算光波的波长。
三、注意事项1.实验过程中要保持室内安静,避免由于环境温度变化等原因影响实验结果。
2.双棱镜的角度要调整合适,使两偏振分量的速度差尽可能大。
3.测量距离差时要使用测微器进行精确测量,保证结果的准确性。
4.在计算光波波长时,要注意使用的公式和单位是否正确。
四、实验结果分析通过实验测量和计算,可以得出光波的波长。
这个结果可以用来验证光学原理和校准光学仪器。
同时,通过比较不同颜色的光波波长,可以研究光的色散现象。
此外,还可以通过改变光源的波长,研究不同波段的光学特性。
五、实验结论用双棱镜测定光波波长是一种有效的光学实验方法。
通过本实验,我们可以掌握光波的基本性质和光学原理,提高实验操作技巧和处理实验数据的能力。
同时,实验结果也可以用于研究和理解光学现象,为进一步探索光学领域提供基础数据。
六、实验建议与展望在未来的研究中,可以进一步探讨不同材料和形状的双棱镜对光波波长测量的影响。
同时,可以尝试采用其他类型的光源和平面反射镜,以获得更精确的结果。
普物实验:复习-双棱镜干涉测波长
四.实验仪器
干涉 滤波 片
可调 狭缝
双棱镜 凸透镜
测微 目镜
辅助屏
五.实验常见问题及处理
1.测量仪器没有调节好就开始测量数据。实验中通 过测微目镜来测量数据,首先要调节测微目镜的 可旋转目镜部分,将分划板上的叉丝调节到自己 认为最清晰,方可开始后面的测量。
2.用测微目镜测量数据,在具体的操作中转动读数 鼓轮时同样要克服螺距差。
d’
d
设S1和S2到屏上距Po点的距离为Xk的Pk点的光 程差为δ ,当d >> d’、d >>X 时,有:
d x
d
如果测得d,d‘及便可由式求出 λ值。
二.如何测量测量d、d’、Δx
用两次成像法测量d、d’,如下图示意:
d’
d1 d2
测微目镜测量放大和缩小虚光源的间距(d1、d2)
d d1d2
测量 Δx
10Δx
直接用测微目镜测量多条干涉条纹间距nΔX 注意:用测微目镜测量时,要克服螺距差
三.元件共轴调节
实验装置应调节到下述状态: (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
宽度适当,以获得清晰的干涉条纹。
具体调节方法如下: 1.调节单狭缝与双棱镜以及测微目镜共轴。(利用 白光干涉中心位置的移动调节) 2.调节透镜使其与上述系统共轴。(可参考透镜焦 距测量实验)
4、在双棱镜测定光波波长实验中,你能想出其他方法 测量两个虚光源到测微目镜之间的间距吗?
用双棱镜测定光波波长
一、干涉相关知识 二、实验基本原理 三、如何测量D、d、Δx 四、元件共轴调节 五、实验常见问题及处理
若S1和S2发之间的距离为d ’,S至观察屏的距离为d,
用双棱镜测光波波长实验报告
广东第二师范学院学生实验报告比较两次成像中心点的高低,若大像的中心点比小像高,则说明透镜位置偏高,应下降,反之,则说明透镜位置偏低,应上升。
此即所谓“大像追小像”。
反复调节透镜的高低左右,直到大、小像中心点重合为止。
3)调双棱镜。
在狭缝与透镜之间放入双棱镜,止目测粗调二者等高。
这时屏上出现两条平行亮线(狭缝像),如两亮线一高一低,表示双棱镜棱脊与狭缝不平行,则要旋转双棱镜使两亮线等高(有的双棱镜固定不可调,则旋转狭缝);如两亮线一粗亮,一细暗,表示棱镜的棱脊未通过透镜光轴,则应平移双棱镜,使两亮线等宽等亮。
4)调测微目镜。
拿走观测屏,以测微目镜占领其位置。
调测微目镜高低左右,使之与透镜等高共轴,让狭缝像位于视场中央,在视场中央找到等高、平行、等亮度的狭缝像。
2、调出清晰的干涉条纹拿走凸透镜,在测微目镜的视场中寻找干涉条纹,此时只能看见一片黄光,这是因为狭缝过宽或双棱镜棱脊尚未与狭缝平行。
只要慢慢减小狭缝宽度,测微目镜的分划板上将出现一条竖直亮带(两边较暗);轻轻改变狭缝的取向,就可以在亮带区域出现清晰的干涉条纹。
以上两步操作一定要轻缓。
调出条纹后,改变测微目镜与单缝的距离,改变双棱镜与狭缝的间距,观察条纹的疏密变化规律国,并寻找最佳测量状态。
3、测量(1)测x。
将单缝、双棱镜、测微目镜一一锁定,然后用测微目镜测读并记录第1~6、7~12条亮纹的位置读数(光程差为5),反复测量5组数据。
测量中注意:调分划板上的竖线与与干涉条纹平行,测量时,鼓轮只能向一个方向旋转,防止产生回程差。
(2)测D。
在导轨上读出测微目镜与狭缝的位置读数,并记录数据,D=狭缝位置读数减去测微目镜位置读数,只测一次。
(注意测微目镜的修正值,实验室已给出)(3)测d。
两虚光源1S和2S的间距由间接测量求得,测量方法有两种,共轭法和放大法。
本实验采用放大法。
图4 放大法测d光路图如图4所示放开并移动测微目镜,(千成别动狭缝和双棱镜),重新将凸透镜置入测微目镜和双棱镜之间,改变透镜的位置,使本不可测量的虚光源间距d成实像在测微目镜叉丝平面P上。
实验六-双棱镜干涉测波长
实验六用双棱镜测定光波长光的干涉是普遍的光学现象之一,是光的波动性的重要实验依据.两列频率相同、振动方向相同和位相差恒定的光在空间相交区域光强将会发生相互加强或减弱现象,即光的干涉现象.光的波长虽然很短(4×10-7~8×10-7m之间),但干涉条纹的间距和条纹数却很容易用光学仪器测得.根据干涉条纹数目和间距的变化与光程差、波长等的关系式,可以推出微小长度变化(光波波长数量级)和微小角度变化等,因此干涉现象在测量技术、平面角检测技术、材料应力及形变研究和照相技术等领域有着广泛地应用.·实验目的1.掌握利用双棱镜获得双束光干涉的方法,观察干涉图样的特点,加深对干涉的理解;2.学习用双棱镜测定钠光的波长;3.进一步熟悉测微目镜的使用与测量方法;4.熟悉干涉装置的光路调节技术,深刻理解多元件等高共轴调节的重要性,掌握有关调节方法.·实验仪器双棱镜、可调狭缝、辅助(凸)透镜、测微目镜、光具座、白屏、钠光灯等.双棱镜是一个分割波前的分束器,形状如图6-1示,其端面与棱脊垂直,楔角很小(一般为37'或40'),从外表看,就像一块平行的玻璃板.折射面折射棱角图6-1 双棱镜示意图·实验原理狭缝光源S发射的光束,经双棱镜折射后变为两束相干光,在它们的重叠区内,将产生干涉,形成明暗相间的干涉条纹,这两束相干光可认为是由实际光源S的两个虚像S1、S2发出的,称S1、S2为虚光源.如图6-2所示.S S1 S2O Ex2a图6-2 双棱镜产生的相干光束示意图干涉条纹以O点为对称点上下展开.用不同的单色光源作实验时,各亮条纹的距离也不同,波长越短的单色光,条纹越密;波长越长的单色光,条纹越疏.如果用白色光作实验,则只有中央亮条纹是白色的,其余条纹在中央白条纹两边,形成由紫到红的彩色条纹.利用干涉条纹可测出单色光的波长.单色光的波长λ由下式决定:xDd∆=λ(6-1)式中d为两虚光源S1、S2间的距离、x∆为干涉条纹间距、D为虚光源到观察屏的距离.由(6-1)式可知,测得相邻条纹间距x∆、狭缝(光源)到测微目镜分化板的距离D及两虚光源之间的距离d,便可求出入射光的波长λ.·实验内容与步骤一、调整光路按图6-3布置光路,由光源发出的光通过狭缝变为缝光源,再经双棱镜折射,就可获得两个相干光源,因而能在测微目镜里看到干涉条纹.图6-3 双棱镜干涉装置图1.光学元件同轴等高的调节点亮光源,先将狭缝稍放大点,光具座上只放光源、狭缝、透镜,观察屏放在测微目镜位置.调狭缝中心与透镜的主光轴共轴,并使主光轴平行于导轨(共轴等高调节方法见薄透镜焦距的测定).再放入双棱镜,并调节左右高低,使屏上出现两个强度相同、等高并列的虚光源的像.最后用测微目镜代替观察屏,调节测微目镜,使两个虚光源的像位于测微目镜中心.2.调节狭缝与双棱镜的棱脊平行调节狭缝架上的方向旋钮,观察者在双棱镜的另一侧,逆着光路透过双棱镜观察,直到同时看到两个虚光源为止. 二、调出清晰的干涉条纹取下透镜,缩小狭缝,并用目镜观察是否有干涉条纹出现.若没有,调节狭缝架上的方向旋钮,使能清楚地看出干涉条纹为止,再适当调节缝宽,使干涉条纹较清晰.三、测干涉条纹宽度∆x调节狭缝、双棱镜及测微目镜的相对位置,使目镜视野中至少能够看清15条以上的干涉条纹(条纹宽度不能过窄).将双棱镜和测微目镜锁紧,(在后期的整个测量过程中,都不能移动双棱镜的位置)将目镜叉丝对准所选定的某条暗纹的一侧,从镜里的标尺及旋钮上记下读数x 1,再转动旋钮,使叉丝经10条暗纹的同侧,记下读数x 2,由(6-2)式即可求得x ∆,如图6-4.测3-5组,取平均.10||21x x x -=∆ (6-2)x∆四、测虚光源到观察屏的距离D双棱镜的楔角小于1°,可近似认为虚光源与狭缝在同一平面,测量过程中,我们是用测微目镜进行观察的,因此D 实际上应该为狭缝到测微目镜分划板的距离.由于狭缝所在平面与光具座滑座的中心不重合,并且测微目镜分划板平面也不与光具座滑座的中心重合,因此必须进行修正.如图6-5所示,e s Y Y D s e ∆+∆+-= (6-3)式中s Y 为狭缝滑座中心的位置;e Y 为测微目镜滑座中心的位置;s ∆为狭缝到滑座中心的距离,00.42≈∆s mm ;e ∆为测微目镜分划板到滑座中心的距离,15.37≈∆e mm .图6-5 狭缝到观察屏的修正距离五、测两虚光源之间的距离d将测微目镜取下,插入光屏,移动光屏使狭缝到光屏的距离大于辅助透镜焦距的4倍,固定光屏.将凸透镜置于双棱镜与光屏之间,移动透镜,在光屏上可有两次呈像,此时可利用二次呈像法测虚光源的距离.测量之前要利用小像追大像法再次调共轴(调节过程见薄透镜焦距测定).而若光具座较短或透镜焦距过小,此时虚光源经透镜只能呈一次像,此时只能用物距像距法测虚两光源的距离(两虚光源的像,应为两条亮度相同的平行线).YeYs Ye-YsΔSΔeD1.二次呈像法两虚光源之间的距离d 需借助透镜将两条虚光源成像在测微目镜叉丝板上进行测量.当虚光源平面与测微目镜的叉丝板相距大于4倍透镜焦距值时,透镜在物、像平面之间有两个共轭成像点,透镜在这两点分别将虚光源放大或缩小成像在测微目镜的叉丝板上,用测微目镜分别测量在这两次成像时像面上的两条亮线的距离(两虚光源像的距离),两虚光源之间的距离为:21d d d = (6-4)式中为1d 为虚光源两放大像之间的距离;2d 为虚光源两缩小像之间的距离.放大像与缩小像各测5组,求其平均值.2.物距像距法在双棱镜与目镜间加上凸透镜,调节透镜高度,并前后移动透镜,在目镜中看到二虚光源S 1、S 2的像S 1'、S 2'.将目镜叉丝先后对准S 1'和S 2',测出其间之距离为d '(如图6-6所示).然后根据透镜成像公式(5),即可求得二虚光源的距离d .'d BAd =(6-5) 2a S 1S 22a'S 1'S 2'AB图6-6 测虚光源成像光路图式中A 为物距(狭缝到透镜距离),B 为像距(透镜到测微目镜分划板距离).A 和B 可从光具座上测出,注意修正狭缝和测微目镜的附加距离.·实验数据测量1.干涉条纹间距测量数据记录表 单组测量条纹间距数n =条纹序号 1 2 3 4 5 条纹位置X i (mm )条纹序号1+n2+n3+n4+n5+nd d '条纹位置X i +n (mm )X i +n - X i (mm ) 条纹间距Δx i (mm )2.狭缝平面与测微目镜叉丝面之间的距离D 测量数据表狭缝座位置 Y s (mm) 目镜座位置 Y e (mm) 狭缝面相对座中心 偏移Δs (mm) 叉丝面相对座中心 偏移Δe (mm) D =|Y e -Y s |+Δs +Δe(mm)3.两次成像法测两虚光源的间距d 数据记录表测量对象 放大像间距d 1测量 缩小像间距d 2测量第i 次 1 23412 34左像位置x li (mm)右像位置x ri (mm)d 1i / d 2i (mm)=1d mm =2d mm ==21d d d mm·实验注意事项1.严格进行共轴调节,该实验对共轴性要求非常严格,调节时可用白屏在外观察双缝所产生之光束是否亮波均匀,狭缝宽度必须适当;2.测微目镜读数时,读数鼓轮必须顺一个方向旋转,动作要平稳、缓慢,以免产生回程误差;3.测虚光源到测微目镜之距离时要注意修正;4.注意直接测量量与间接测量量单位的统一.·历史渊源与应用前景自1801年起,托马斯·杨在英国皇家学会连续宣读了数篇基于光的波动说分析干涉现象的论文,他所进行的著名的分波前双孔(缝)干涉实验以后被称为杨氏实验.杨氏实验在物理学史上有着重要的地位,将波动的空间周期性转化成干涉条纹的间距,通过对干涉条纹特性的分析得出了许多具有重要理论及实际意义的结论,从而大大丰富和深化了人们对干涉原理及光场相干性的认识.托马斯·杨让一束狭窄的日光通过不透明屏上的两个靠得很近的小缝后,再投到另一个屏上,此时屏上会出现彩色干涉条纹.历史上第一次用该方法获得了彩色干涉图样.菲涅尔双棱镜干涉实验就是在杨氏实验的基础上改进而来的,增加了相干波面的有效照明面积,从而增强了入射光强,使干涉现象明显,易于测量.该实验曾在历史上为确立光的波动学说起到了重要作用,它提供了一种直观、简捷、准确的测量光波长的方法.·与中学物理的衔接中学物理课标对双缝干涉及相关内容的要求是:1.通过实验认识光的干涉现象以及在生活、生产中的应用;2.用激光笔进行光的干涉实验;3.此实验是高考选考实验之一.·自主学习本实验的构思亮点:菲涅尔双棱镜干涉实验是分波面干涉实验的基本原型,非常巧妙地利用了光的空间相干性从自然光中获得了相干光源,不足之处是两束相干光路基本不能分开,难以实现广泛意义上的光学测量。
试验15双棱镜干涉测波长
双棱镜干涉测波长填空题1.光的干涉现象说明光具有光具有波动性,两束光相干的条件是其频率相同,振动方向相同,相位相同或位相差恒定。
2.通常,产生相干光的方式有两种,即分振幅法和分波阵面法。
在双棱镜干涉实验中通过分波阵面法获得相干光。
3.用测微目镜测量时,为消除螺距间隙误差,应把测微目镜鼓轮沿一个方向旋转,中途不能反转。
为准确测量条纹间距及两虚光源间距,应使目镜分划板竖线与条纹及虚光源的像平行。
简答题:1.如果干涉条纹不清晰,采取那些措施可以使它变清晰?答:①狭缝宽窄合适;②狭缝与双棱镜的棱脊平行;2.用双棱镜干涉装置测单色光的波长,需要测哪些物理量?如何测得这些物理量?答:双棱镜干涉装置测单色光的波长公式为,我们需要测量相邻两明条纹的间距∆x,α是两相干光源的间距,直接测量相干光源的大像间距b和小像间距b',即可求出α,,狭缝到测微目镜之间的距离D。
∆X合α可用测微目镜测量;D可从光轨上读出。
3. 本实验干涉条纹和测微目镜分划板之间是否存在视差?为什么?答:本实验干涉条纹和测微目镜分划板之间不存在视差。
因为本实验的干涉条纹为非定域条纹,在两相干光束相交叠的区域内,处处都有干涉条纹。
测微目镜置于干涉场内任何地方,都有干涉条纹落在分划板上,所以干涉条纹和分划板之间不存在视差,测量时不需做“消视差”调节。
菲涅尔双棱镜数据处理数据表格, mm干涉条纹间距, 相干光源间距实验数据3:狭缝滑块位置: 71.65cm 测微目镜滑块位置: 138.15cm 狭缝平面至滑块中心修正值=3.5cm测微目镜分划板至滑块中心修正值= 651.0mm数据处理及不确定度计算:1.干涉条纹间距d的不确定度(测微目镜仪器误差)2.相干光源间距a的不确定度对线误b=1.384mm, =0.414mm3.D的不确定度光轨上米尺的读数误差=1mm4.计算单色光波长及不确定度5.实验结果:。
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实验公式
o
上下表面光程差:
R
2h 2
1
曲率半径:
r2
h
R
Dm2
D
2 n
4(m n)
分光原理
小型棱镜摄谱仪
n n
暗箱,放底板处
可调狭缝和哈特曼光阑
内部光路图
P
L1
S1
L
S
L2
S 光源; S1 狭缝;L 会聚透镜;L1 准直管透镜
L3
P 恒偏向棱镜;L2、 L3照相透镜;F 照相底板
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
不透光
ab
透光
d
光栅常数为:d a b
光栅衍射
用分光计测 量各级衍射谱线 的衍射角
光 波长 栅 光 源 透 平行光 狭镜 缝
平行光垂直入射时,光栅方程为:
d sin k k 0,1,2,
角色散率
Dk
d
k cosk
分辨本领 R kN
d1 d2
分光计的调节与使用
分光计的构造
望远镜
目镜
望远镜仰 角调节
准直管
分光计的调节步骤
狭缝宽 度调节
准直管仰 角调节
❖ 目测粗调; ❖ 望远镜适合平行光; ❖ 望远镜轴线垂直被测面; ❖ 准直管出射平行光; ❖ 望远镜、准直管轴线重合。
望远镜 望远镜 载物台 游标盘
微调
止动
调平
止动
标准
分光计的调节要求
双棱镜干涉法测波长
ThomasYoung(1773~1829) 1801年,英国物理学家托马斯 . 杨用双缝干涉实验验证了光的波 动性,并测出了光的波长。
虚光源间距
S1
d
双棱镜干涉原理
S1 d S0
S2
测微目镜
x
主尺
d d1d 2
鼓轮
S2
D d x D
0 2468 读数:1.451mm
F
改变棱镜的方位,调 整谱面中心处波长。
内插法求待测谱波长
比较光谱 待测光谱
d
x
1
2
x
x
1
2 1 d
x
迈克尔逊干涉仪
迈克尔逊(1852-1931)美国物 光路图
理学家,主要贡献在于光谱学和度量
d
学,获1907年诺贝尔物理学奖。迈克 尔逊干涉仪是迈克尔逊和莫雷设计出 来的一种利用分割光波振幅的方法实 现干涉的精密光学仪器。
汞灯谱线
读数显微镜
牛顿环简介
牛顿环是光的等厚干涉现象。牛顿对牛顿环作 了精确的定量测定,由于过分偏爱微粒说,始终无 法正确解释该现象。直到19世纪初,英国科学家托 马斯.杨用光的波动说完满的解释了牛顿环现象。
读数显微镜
目镜
读数标 尺
读数盘
上下移 动旋钮
水平移 动旋钮
物镜
反射镜 旋钮
牛顿环
平凸透镜
平板玻璃
三个垂直
三个清晰
❖ 望远镜轴线垂直中心转轴; ❖ 望远镜轴线垂直被测表面; ❖ 准直管轴线垂直中心转轴。
(望远镜准直管轴线重合)
❖ 清晰的叉丝; ❖ 清晰的绿色十字; ❖ 清晰的狭缝像。
读数 512
衍射光栅测波长
光栅是一种重要的分光元件。用于光谱 学,信息处理等方面。可分为透射型和反射 型或振幅型和位相型光栅,本实验使用的是 透射型振幅光栅,它相当于一组数目极多的 等宽、等间距的平行排列的狭缝。其结构如 下图所示:
P1
M1 P2 M2
M2 M1
P1 P2 M2
读数窗 粗动手轮
反射镜调 节螺丝
水平拉 簧螺丝
读数
主标尺 (1mm)
粗动手轮 (0.01mm)
微动手轮 (0.0001mm)
垂直拉 簧螺丝
微动手轮
33mm
0.52mm
0.00246mm
最后读数:33.52246mm