第十周 菲涅耳双棱镜

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菲涅尔双棱镜实验报告

菲涅尔双棱镜实验报告

菲涅尔双棱镜实验报告一、实验目的本实验旨在通过菲涅尔双棱镜实验,观察光的干涉现象,测量光波波长,并加深对光的波动性的理解。

二、实验原理菲涅尔双棱镜是由两个折射角很小的直角棱镜底边相接而成。

当一束单色平行光垂直照射在双棱镜的棱脊上时,经双棱镜折射后,其折射光可视为由两个虚光源发出的相干光。

这两个虚光源发出的光在空间相遇,会产生干涉条纹。

根据光的干涉原理,相邻两亮条纹或暗条纹之间的距离与光波波长、双棱镜到观察屏的距离以及两虚光源之间的距离有关。

通过测量条纹间距、双棱镜到观察屏的距离以及两虚光源之间的距离,就可以计算出光波波长。

三、实验仪器钠光灯、菲涅尔双棱镜、凸透镜、测微目镜、光具座等。

四、实验步骤1、调节光具座上各元件,使其共轴。

将钠光灯、双棱镜、凸透镜和测微目镜依次放置在光具座上,调节它们的高度和位置,使它们的中心大致在同一水平轴线上。

2、调整钠光灯的位置,使其发出的平行光垂直照射在双棱镜的棱脊上。

3、移动凸透镜,使通过双棱镜折射后的光线在测微目镜中形成清晰的像。

4、调节测微目镜,使其十字叉丝清晰,并使干涉条纹清晰可见。

5、测量条纹间距。

通过测微目镜测量相邻十条亮条纹或暗条纹之间的距离,多次测量取平均值。

6、测量双棱镜到测微目镜的距离。

使用直尺测量双棱镜到测微目镜的距离,同样多次测量取平均值。

7、测量两虚光源之间的距离。

利用凸透镜成像法测量两虚光源之间的距离。

五、实验数据及处理1、条纹间距的测量测量次数 1:_____mm测量次数 2:_____mm测量次数 3:_____mm平均值:_____mm2、双棱镜到测微目镜的距离的测量测量次数 1:_____cm测量次数 2:_____cm测量次数 3:_____cm平均值:_____cm3、两虚光源之间的距离的测量测量次数 1:_____mm测量次数 2:_____mm测量次数 3:_____mm平均值:_____mm根据实验原理,光波波长的计算公式为:\\lambda =\frac{d \times \Delta x}{D}\其中,\(\lambda\)为光波波长,\(d\)为两虚光源之间的距离,\(\Delta x\)为条纹间距,\(D\)为双棱镜到测微目镜的距离。

第十周菲涅耳双棱镜

第十周菲涅耳双棱镜

菲涅耳双棱镜一、引言关于光终究是波还是粒子曾经在历史上引起了很长时间的争论,虽然1801年英国科学家g用双缝做了光的干预的实验后, 光的波动学说开场为多数学者所承受, 但仍有不少反对意见。

有人认为杨氏条纹不是干预所致, 而是双缝的边缘效应。

之后法国科学家做了几个新实验, 令人信服的证明了光的干预现象的存在, 这些实验之一就是他在1826年进展的双棱镜实验. 实验不借助光的衍射而形成波面干预,验证了光的波动性。

本实验通过菲涅耳双棱镜观察各种实验因素改变时对干预条纹的影响, 测量钠黄光的波长。

二、实验原理(1)菲涅尔双棱镜菲涅耳双棱镜简称双棱镜,是一个顶角A极大的等腰三角形ABC,它可以看成是由两个楔角很小的直角三棱镜ABD和ACD所组成。

当一个点光源S〔实验中用线光源也可以,但是要与棱边平行〕,通过上半个棱镜ABD的光束向下偏折,通过下半个棱镜ACD的光束向上偏折,相当于形成S1’和S2’两个个虚光源。

把观察屏放在两光束的交叠区,可以看到干预条纹,条纹间距为:D xd λ=其中的d为虚光源S1’和S2’的间距,D是光源到观察屏之间的间隔,λ是光的波长。

1、点光源通过双棱镜的折射(2)d的测量——二次成像法在双棱镜和测微目镜之间参加一个焦距为f的凸透镜L,当D>4f时,可以挪动L而在测微目镜中看到两个虚光源的缩小像或放大像。

分别读出两个虚光源之间的间隔d1和d2,那么d二次成像光路三、实验器材与实验步骤实验仪器:光具座〔干预衍射实验装置 SGW—1A型〕钠灯钠灯电源〔GB—20W〕狭缝双棱镜凸透镜测微目镜CW—1实验步骤:1、1、翻开钠灯,预热非常钟,在光具座上依次安放光缝、双棱镜、测微目镜,使得两束光的光斑交叠区进入目镜中心。

2、2、减小狭缝的宽度直至从测微目镜中恰好能看到交叠区的亮光。

3、缓慢调节狭缝的方向直至与双棱镜的棱边平行,使在测微目镜中看到干预条纹。

4、固定双棱镜,转动狭缝,观察干预条纹的变化;固定狭缝,转动双棱镜,观察干预条纹的变化。

基础物理实验菲涅尔双棱镜

基础物理实验菲涅尔双棱镜
双棱镜干涉
圆孔衍射实验---预习思考题
(1)圆孔衍射形成的是什么形状的条纹?如何通过圆孔衍 射来测量光的波长(给出计算公式,圆孔的直径已事 先测定)? (2)圆孔衍射图样的中心是亮斑还是暗斑,为什么? (3)本实验中偏振片有什么用?怎样防止激光伤害眼睛?
双棱镜干涉
圆孔衍射实验---实验后思考题
双棱镜干涉
圆孔衍射实验---实验内容
1.等高共轴调节 参照4.15斐涅耳双棱镜干涉测波长相关章节,做好激光源、圆孔衍射屏和测 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。
表中x=2pasinq /l,a是圆孔半径,q 是衍射角,l是光的波长。可见圆 孔衍射的绝大部分能量都集中在0级衍射斑(爱里斑)内,许多 光学仪器的分辨本领正是由此决定的。
双棱镜干涉
圆孔衍射实验---仪器设备
仪器设备
光具座,半导体激光器,凸透镜,组合衍射屏(圆孔,双孔等), 测微目镜,偏振片,白屏。
双棱镜干涉
斐涅耳双棱镜干涉测波长---仪器设备

菲涅尔双棱镜干涉测波长

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。

双棱镜干涉

双棱镜干涉

的光,它相当于光源 S 的两个虚像 S1、S2 射出的光(相干光),在两束光
相重叠的区域产生明暗相间的干涉条纹。


S1 dS
S2
干涉区
D
λ --- 钠光波长 D --- 虚光源到观测屏间的距离
x D
d --- 两虚光源的距离
d
△x --- 相邻明(或暗)条纹间的距离
【实验仪器】
CXJ-1型光具座、钠光灯、可调狭缝、双棱镜、凸透镜、测微目镜、像屏
x d1 | d11 d12 | d2 | d21 d22 |
d d1 d2
D A d1 d2 d1 d2
d x
D
Er


0 0
100 %

代数过程
【注意事项】
1. 不要反复开启钠光灯,影响钠光灯的寿命。 2. 不要用手触摸光学元件表面,以防污染,只能用镜头纸擦试光学
【实验内容】
(2)调节双棱镜 在狭缝与透镜之间放入双棱镜。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;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 亮等宽等亮。 (3)调节测微目镜
用测微目镜代替观察屏,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。
【实验内容】
3. 测量光波波长
(1)测量干涉条纹的间距 x 用测微目镜测量干涉条纹(暗条纹)所在位置对应的读数,用逐差法计算 x,
读数过程中测微器鼓轮不允许倒转,以免产生回程误差。
(2)用共轭法测量D和d 保证狭缝、双棱镜和测微目镜位置不变,在双棱镜与测微目镜间放入凸透镜,

基于菲涅尔双棱镜的在轨小角度测量方法

基于菲涅尔双棱镜的在轨小角度测量方法

基于菲涅尔双棱镜的在轨小角度测量方法引言:在航天器的设计与运行过程中,对于航天器的定位和导航是至关重要的。

而精确的小角度测量是保证航天器定位和导航精度的关键技术之一。

本文将介绍一种基于菲涅尔双棱镜的在轨小角度测量方法,该方法具有较高的测量精度和稳定性。

一、菲涅尔双棱镜的原理菲涅尔双棱镜是一种基于光学原理的测量设备,它由两个平行的棱镜组成,每个棱镜都有一定的折射率。

当光线通过双棱镜时,由于两个棱镜的折射作用,光线的传播方向会发生偏转。

通过测量光线的偏转角度,可以得到被测量物体的角度信息。

二、菲涅尔双棱镜在航天器中的应用菲涅尔双棱镜在航天器中常用于小角度测量,例如航天器的姿态角度、目标物体的相对位置等。

它具有结构简单、体积小、重量轻等优点,适用于航天器的空间环境。

三、在轨小角度测量方法在轨小角度测量的关键在于如何精确地测量光线的偏转角度。

基于菲涅尔双棱镜的测量方法可以实现高精度的小角度测量。

1. 光源的选择在测量过程中,需要选择适合的光源。

一般情况下,可以选择激光器作为光源,激光器具有较好的方向性和单色性,能够提供稳定的光信号。

2. 菲涅尔双棱镜的安装将菲涅尔双棱镜安装在需要进行测量的物体上,保证双棱镜的平行度和垂直度。

同时,需要保证光线能够正常通过双棱镜。

3. 光线的传播和偏转当光线通过菲涅尔双棱镜时,会发生折射和偏转。

利用光学原理,可以计算出光线的偏转角度,并将其与被测角度进行对比。

4. 光信号的接收和处理通过光电传感器接收光信号,并将其转化为电信号。

然后,利用电子测量设备对电信号进行处理和分析,得到被测角度的准确数值。

5. 测量精度的提高为了提高测量精度,可以采取一些措施。

例如,增加光电传感器的灵敏度,降低光源的噪声干扰,提高菲涅尔双棱镜的制造精度等。

四、小角度测量的应用领域基于菲涅尔双棱镜的小角度测量方法在航天器的定位和导航中具有广泛的应用。

它可以用于测量航天器的姿态角度、目标物体的相对位置等。

菲涅尔双棱镜

菲涅尔双棱镜

菲涅尔双棱镜菲涅尔双棱镜是一种光学元件,广泛应用于光学传感器、成像系统以及照明等领域。

它的特点是结构简单、重量轻、使用方便,并且具有良好的光学性能。

本文将介绍菲涅尔双棱镜的基本原理、制作工艺和应用领域。

基本原理菲涅尔双棱镜利用菲涅尔透镜的原理,通过在平面上雕刻一系列的圆环形光阑来实现光学聚焦。

菲涅尔透镜是由一系列圆环形的等弧形光阑组成,每一圈光阑的面积逐渐增大,光线进入后会被透镜表面的曲面透镜和光阑交替的结构所改变,从而产生聚焦效果。

菲涅尔双棱镜的优点之一是光路长度小,因为它不需要像传统透镜那样有一个较大的曲率。

在传统透镜中,光线通过镜面时会受到不必要的折射,从而导致光路长度增加。

而菲涅尔双棱镜通过透镜表面的圆环形光阑来控制光线的传播,降低了不必要的折射,因此光路长度较短。

制作工艺菲涅尔双棱镜的制作工艺相对简单,通常可以通过以下步骤实现:1.设计光学参数:根据所需的光学参数,如聚焦距离、入射孔径等,确定适合的菲涅尔双棱镜参数。

2.绘制图案:使用计算机辅助设计软件或专业绘图软件,绘制菲涅尔双棱镜的光阑图案。

3.制作模具:根据绘制的光阑图案,制作出适合的模具,通常可以使用计算机数控机床进行切割或激光切割等工艺。

4.模具压制:将模具放置在光学材料上,使用适当的压力和温度对其进行压制,使光阑图案可以被复制到光学材料上。

5.抛光和涂层:对压制好的菲涅尔双棱镜进行抛光,使其表面光滑。

然后,可以根据需要进行涂层处理,以提高透射率和反射率。

制作完成后的菲涅尔双棱镜可以具有精确的光学性能和较高的光学效率。

应用领域菲涅尔双棱镜由于其特殊的制作工艺和优异的光学性能,被广泛应用于以下领域:光学传感器菲涅尔双棱镜可以用于光学传感器中,用于检测和测量光线的强度、方向和位置等参数。

例如,在自动聚焦相机中,菲涅尔双棱镜可以用作自动对焦系统的关键元件,通过对光线的聚焦来实现清晰的图像拍摄。

光学成像系统菲涅尔双棱镜也可以用于光学成像系统中,如放大镜、望远镜和显微镜等。

“菲涅耳双棱镜测光波波长”的实验误差及改进

“菲涅耳双棱镜测光波波长”的实验误差及改进

“菲涅耳双棱镜测光波波长”的实验误差及改进作者:欧国荣来源:《广西教育·B版》2014年第02期【摘要】针对“菲涅耳双棱镜测光波波长”实验结果,分析实验误差的来源,提出提高实验精度、减小实验误差的方法。

【关键词】菲涅耳双棱镜光波波长实验误差改进【中图分类号】G【文献标识码】A【文章编号】0450-9889(2014)02B-0091-02菲涅耳双棱镜实验是物理学实验中非常重要的一个基础实验,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,本质上都是分波面干涉。

虽然菲涅耳双棱镜给我们提供了方便快捷的实验方法,但是多年来,学生用菲涅耳双棱镜所测的光波波长实验误差相对较大,所测得的实验结果相对误差大概在5%左右,影响了实验的教学效果。

实验误差的来源有多方面的原因,如实验装置的共轴性问题(本实验对各个实验装置的共轴性要求相对较高);条纹间距Δχ的测量问题以及两虚光源的间距d 测量问题等。

学生在做实验的时候,只能凭借个人的主观意识和经验去判断透镜所成的像的清晰度,这样就存在不可避免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。

一、“菲涅耳双棱镜测光波波长”的实验(一)获得相干光。

基本原理:把一个光源的一点发出的光束设法分为两束,然后再使它们相遇。

两种基本方法:分波阵面法(如杨氏双缝干涉、洛埃镜、菲涅尔双面镜以及菲涅尔双棱镜)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。

菲涅尔双棱镜

菲涅尔双棱镜

菲涅尔双棱镜1. 简介菲涅尔双棱镜是一种基于菲涅尔原理设计的光学元件。

它由一系列平行的棱镜片组成,可以用于分光、聚光和折射光的纠正等应用。

菲涅尔双棱镜因其独特的设计和优异的光学性能而广泛应用于望远镜、显微镜、相机镜头等光学仪器中。

2. 菲涅尔原理菲涅尔原理是菲涅尔双棱镜设计的基础。

根据菲涅尔原理,光线通过棱镜片时,会发生折射和反射。

通过适当地选择棱镜片的大小、形状和位置,可以实现对光线的控制和调整。

3. 菲涅尔双棱镜的结构菲涅尔双棱镜的结构由一系列具有相同形状和大小的棱镜片组成。

每个棱镜片都是由切割薄片的方式得到的,具有切割较深的棱线和切割较浅的槽线。

这种结构使得菲涅尔双棱镜具有更小的厚度和更轻的重量,同时保持了良好的光学性能。

4. 菲涅尔双棱镜的工作原理菲涅尔双棱镜的工作原理可以通过菲涅尔原理来解释。

当光线通过菲涅尔双棱镜时,由于棱镜片的切割结构,光线会被折射和反射多次。

这种多次折射和反射可以改变光线的传播方向和强度,实现对光线的分光、聚光和纠正等功能。

5. 菲涅尔双棱镜的应用菲涅尔双棱镜由于其优异的光学性能,被广泛应用于各种光学仪器中。

以下是一些常见的应用场景:•望远镜:菲涅尔双棱镜可以用于望远镜中的物镜和目镜,帮助改善光线的聚焦和纠正,提高成像质量。

•显微镜:菲涅尔双棱镜可以用于显微镜中的物镜和眼镜,帮助改善光线的聚焦和纠正,提高细节的分辨率。

•相机镜头:菲涅尔双棱镜可以用于相机镜头中的透镜和棱镜组,帮助改善光线的聚焦和纠正,提升照片的清晰度和色彩还原度。

•光学信号处理:菲涅尔双棱镜可以用于光学信号处理中的分光和反射,帮助实现光信号的分析和处理。

6. 菲涅尔双棱镜的优势菲涅尔双棱镜相对于传统的光学元件具有以下优势:•厚度小:由于菲涅尔双棱镜的切割结构,其厚度可以大大减小,减轻了光学仪器的重量。

•光学性能优异:菲涅尔双棱镜经过精确的设计和制造工艺,具有更好的光学性能,能够改善光线的聚焦和纠正。

基础物理实验菲涅尔双棱镜讲解

基础物理实验菲涅尔双棱镜讲解
成在一定立体角内传播的的球面光波。
双棱镜干涉
斐涅耳双棱镜干涉测波长---实验内容
1.调节各元件等高共轴
B SK
L1
L2 P E
图4-77 双棱镜实验光路图 具体调节包括以下6步: (1)调节激光束平行于光具座(注意:此步是整个调节的基础,务必做细做好) 沿导轨移动白屏,观察屏上激光光点的位置是否改变,相应调节激光方向,直至在整根导轨上
(2)测量方法
条纹间距Dx可直接用测微目镜测出。虚光源间距a用二次成像法测得:当保持物、屏位
置不变且间距D大于4f时,移动透镜可在其间两个位置成清晰的实像,一个是放
大像,一个是缩小像,设b为虚光源缩小像间距,b’为放大像间距,则两虚光源
的实际距离为,其中b和b' 由测微目镜读出。同时根据两次成像的规律,若分别
② 用测微目镜读数时要消空程; (3)用上述同样方法测量虚光源放大像间距b' 及透镜物距S' 。
双棱镜干涉
斐涅耳双棱镜干涉测波长---实验内容
3.数据处理 (1)用一元线性回归法计算条纹间距Dx; (2)由公式计算激光波长l并与光源波长标称值对比求相对误差; (3)计算l的不确定度u(l)并给出最后结果表述。
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。

大学物理综合设计《菲涅尔双棱镜的棱角及其折射率的测量》之感想

大学物理综合设计《菲涅尔双棱镜的棱角及其折射率的测量》之感想

忆“综合设计”之感历时十来周的综合设计实验终于接近尾声,从最初的选题到中间的实验到现在的论文,一切都历历在目,仿似昨天之事。

通过这个综合设计的实验,我发现自己动手设计一个实验远没有自己想的那么简单,但也远没有自己想的那么复杂。

这一学期的实验跟以往相比大有不同,前三个学期的时候,我们做实验都是老师先把原理解释清楚,而且操作也是老师会告诉你怎么进行实验,器件之类的也都是完全由老师指定,一切都按部就班。

而综合设计实验不仅需要自己选题,在理解实验原理的基础上自己搭建实验平台,一切都是自己操作,自己动手。

在我们最初的选题阶段,我们先去实验室参考了好几本相关资料,看到有在专业课上了解过的方面的实验,还有一些以前实验做过的实验,只是实验的方法换了的几个实验,我们都觉得挺新鲜的,就决定做其中之一好了。

之后本着了解一下别人成果的心态,进入老师给的那个网站看看,发现基本上我们看着新鲜的都被往届的师兄师姐们做过了,还不止一个呢,顿时心凉了···后来我们就选择利用学校的电子资源寻找我们的下一个方向,功夫不负有心人,选到了几个我们三个人都觉得可行的课题,最后根据实际才最终确定了“菲涅尔双棱镜的棱角及其折射率的测量”这个课题。

在接下来的动手实验的这一块,一开始我们确定的是没有分光计测定其棱角这一部分的。

后来老师提议,我们可以试着用分光计来测量角度加构建劈尖等候干涉双重测量角度。

在我们以前做的实验中有测过一个等边三棱镜的角,至于利用分光计对大钝角的测量,很不一样。

刚开始我们就用之前测三棱镜角度的方法直接用到菲涅耳双棱镜,结果忙活了近一个下午,没有丝毫的收获,突然那时候我们想既然大钝角这么难测,能不能“化钝为锐”呢?回到宿舍就开始寻找这方面的资料,几天后偶然看到一篇文献有相关的原理讲解,我们聚在一块理解其基本原理,讨论步骤的可行性及注意事项。

再一次回到实验室的时候分光计这一块就顺利完成了。

紧接着搭建劈尖等候干涉装置,我们首先利用一个内空的器件把菲涅耳双棱镜悬空,在其下边置一块平板玻璃,可是在读数显微镜下没有观察到干涉条纹。

双棱镜说明书

双棱镜说明书

前言光的干涉现象是光波动说的基础,而有两束相干光是干涉的必要条件。

在实验中,通常是把由同一光源发出的光提成两个相干光束。

产生相干光的方式可以分为两种:分振幅的干涉和分波阵面的干涉,前者我们在迈克尔逊干涉仪的实验中已经学习过;本实验则是关于分波阵面干涉的典型例子。

【实验目的】1.掌握菲涅耳双棱镜获得双光束干涉的方法;2.观测双棱镜产生的光的干涉现象和特点,掌握获得双束光干涉的另一种方法,进一步理解产生干涉的条件;3.用双棱镜测定光波的波长。

【实验仪器】半导体激光器,扩束镜,双棱镜,二维调节架,透镜,光电接受组,数字检流计,光具座等【实验原理】图1所示为经典的杨氏双缝干涉实验,是英国科学家托马斯.杨在19世纪初设计的。

点光源S发光,其波阵面经S1、S2双缝分为两束,当符合相干条件时,在两个子波阵面交会的区域干涉,形成明暗相间的平行直条纹。

图1正是这个实验,给始于牛顿和惠更斯的关于光的本质的争论中的波动说增长了重要的砝码。

然而,微粒说的拥护者对该实验提出质疑,认为明暗相间的条纹并非真正的干涉图样而是光通过狭缝时发生的复杂变化。

对此非议,在接下来的几年间,菲涅尔设计了几个撇开狭缝的干涉实验,为杨的实验提供了强有力的支持,下面我们就介绍其中之一的双棱镜干涉实验。

如图2所示,将一块平玻璃板的上表面加工成两楔形,两端与棱脊垂直,楔角较小(一般小于1度)。

当单色光源照射在双棱镜表面时,经其折射后形成两束仿佛由两个光源发出的光,即两列光波的频率相同,传播方向几乎相同,相位差不随时间变化,那么,在两列光波相交的区域内,光强的分布是不均匀的,满足光的相干条件,称这种棱镜为双棱镜。

图2 图3所示就是菲涅尔182023设计的双棱镜干涉实验示意图。

杨氏干涉实验中的双狭缝被一个双棱镜所取代。

光源S发出的光经双棱镜折射而形成两束光,可视为分别从虚光源S1、S2发出。

在两光束相交的区域放置观测屏,在P1、P2区间就可以观测到干涉条纹。

菲涅耳双棱镜干涉的原理和方法-光学论文-物理论文

菲涅耳双棱镜干涉的原理和方法-光学论文-物理论文

菲涅耳双棱镜干涉的原理和方法-光学论文-物理论文——文章均为WORD文档,下载后可直接编辑使用亦可打印——摘要:菲涅耳双棱镜干涉在相衬成像、全息显微术中的应用十分广泛。

为了进一步发挥菲涅耳双棱镜干涉效能,本文首先提出菲涅耳双棱镜干涉原理,探究菲涅耳双棱镜干涉的试验方法,最后阐述干涉实验注意事项。

关键词:菲涅耳双棱镜; 干涉研究; 信息光学;发过科学家菲涅尔自主发明了双棱镜光学干涉试验,可以测量光波波长。

菲涅耳双棱镜作为是一种平玻璃板上表面加工成两楔形面,两楔面角大致相等。

双棱镜一些参数,如折射率、楔角、双棱镜厚度对整个信息光学试验有着重要影响。

试验中对楔角、对折射率进行分光计、等厚干涉等测量,从而实现菲涅耳双棱镜干涉。

为了进一步强化菲涅耳双棱镜在全息显微相衬成像用中的应用以及掌握其物理机制。

本文重点从信息光学角度出发,探究菲涅耳双棱镜干涉方法。

一、实验原理菲涅耳双棱镜实验作为一种基于信息光学的干涉实验,实验装置较为简单,但原理十分的巧妙。

是通过测量毫米量级长度,得出小于微米量级的光束波长。

在19世纪80年代初期,菲涅尔通过双面镜、双棱镜试验验证了光波动性质,这也为推动波动光学发展奠定了基础。

其实验原理是:将玻璃板表面加工成对称楔形,两侧和棱脊垂直,通常楔角小于1。

在单色光源照在双棱镜表面上时,光束折射之后会形成两个光源发出的光,也就是双列光波频率相同,传播方式也基本相同,相位差不会随着时间变化而变化,所以在两列光波相交区域,此时光强分布不均匀,满足光的相干条件,这种棱镜就是菲涅耳双棱镜。

双棱镜作为一个分割波前的分束器。

单色光源发出光波在经过光波投射到双棱镜上时,会产生折射作用,将波前划分为两个部分,沿着不同方向传播两束相干柱波。

对这两束光观察,好像是由双棱镜发出的光,所以在相互交叠区域出现了干涉情况。

如果狭缝宽度不足,则双棱镜棱脊、光源平行,即可在白屏上观察狭缝、平行等间距干涉条纹。

二、实验方案(一)光源选择在确定了双棱镜、白屏位置时,此时干涉条纹间距与光源波长成正比。

菲涅尔双棱镜干涉测波长习题与数据处理doc

菲涅尔双棱镜干涉测波长习题与数据处理doc

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干涉条纹间距实验数据2:, 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:。

大学物理-菲涅尔双棱镜测钠光波长实验报告

大学物理-菲涅尔双棱镜测钠光波长实验报告

菲涅尔双棱镜测钠光波长实验报告实验目的:1、学习调整复杂光路的方法。

2、掌握用双光束干涉测波长的一种方法,加深理解干涉的本质与产生干涉的必要条件。

3、学习测微目镜的使用。

实验原理:由折射原理,形成S的两虚像S1 、S2为两相干虚光源,重叠区域内产生干涉条纹。

实验仪器:光学光具座主架、菲涅尔双棱镜、钠灯、单缝、测微目镜、透镜、米尺以及白屏等。

实验步骤:1、调整各个光学元件,达到等高共轴(利用白屏)。

2、交替微调狭缝宽度和双棱镜棱脊取向,直至得到清晰的干涉条纹。

3、测量干涉条纹间距y,测出连续10条以上条纹的总间距,再用条数除之。

测量3次,取平均。

4、用米尺测量从单缝到测微目镜分化板面(鼓轮中央)的距离,测量一次,定出最大测量误差。

5、量两个虚光源的距离。

分别测出两个虚光源所成大小实像的距d 1和d 2。

利用公式21d d d =,计算两虚光源的间距。

测三次取平均值。

6、利用公式计算钠灯光的波长,误差小于3%(钠光波长为5893Ǻ)。

数据处理:误差分析:误差来源:1、各光学器件难以精确调至等高同轴。

2、大小实像的间距较小,用刻度尺较难测得准确值,因此d1和d2及d 的测量误差较大。

3、使用测微目镜测量时,由于仪器不能很好地被固定,因此不能做到完全平稳地调节鼓轮,目镜的位置发生了小范围偏移,导致测得的条纹间距不够准确。

问题讨论:实验中我发现将双棱镜与狭缝间距调节到一个合适的值是实验成功的关键之一。

若间距过大,则找不到大像;若间距过小,则条纹亮度不足,无法清楚观察到干涉条纹,不利于测量条纹间距。

因此需要找到一个平衡位置保证两实像大小合适,并且干涉条纹亮度尽可能大。

课后问题:试用双棱镜劈尖角A,光源与棱镜的距离d,双棱镜折射率n,把两个虚光源s1和s2的间距表示出来。

菲涅尔双棱镜 (2)

菲涅尔双棱镜 (2)

菲涅尔双棱镜引言菲涅尔双棱镜是一种特殊的光学元件,由法国物理学家Augustin-Jean Fresnel于19世纪初发明。

菲涅尔双棱镜常用于光学实验、光学仪器和光学系统中,具有多种应用。

本文将介绍菲涅尔双棱镜的原理、结构和应用。

原理菲涅尔双棱镜基于菲涅尔衍射原理,利用光的衍射和干涉现象来实现光的分解和合成。

该双棱镜由许多等分的棱形槽组成,形成一系列类似于棱柱的表面。

当光线通过这些槽时,会发生衍射现象,导致光的方向发生弯曲。

菲涅尔双棱镜的衍射效应是由于光线在不同边界之间发生干涉引起的。

当光线通过双棱镜的棱形槽时,会在槽的边界上发生干涉,产生新的光线。

这些光线合成后,会形成新的波前,与原始波前发生相位差。

这种相位差导致光线的方向发生改变,从而实现了光的分解和合成。

结构菲涅尔双棱镜通常由透明材料制成,如玻璃或塑料。

它的结构由一系列等宽的棱形槽组成,这些槽在一个平面上紧密排列,形成一个类似于棱角的表面。

每个棱形槽的宽度和深度相等,使得光线通过时会发生衍射。

菲涅尔双棱镜通常分为两种类型:透镜和反射镜。

透镜型菲涅尔双棱镜通过把光线聚焦或分散来实现光的变焦效果。

反射镜型菲涅尔双棱镜通过将光线反射来实现光的分解和合成。

应用菲涅尔双棱镜具有广泛的应用领域,包括以下几个方面:1.光学实验:菲涅尔双棱镜常用于光学实验室中,用于观察和研究光的干涉和衍射现象。

它可以帮助研究人员深入理解光的行为和性质。

2.光学仪器:菲涅尔双棱镜被广泛应用于各种光学仪器中,如显微镜、望远镜和摄影镜头。

它可以改善光学系统的分辨率和成像质量,提高光学仪器的性能。

3.光学系统:菲涅尔双棱镜也被应用于光学系统中,如激光器、光通信系统和光学传感器。

它可以帮助控制和调节光的传输和分布,优化光学系统的功能和效果。

4.护眼镜:菲涅尔双棱镜还被应用于护眼镜中,用于调节眼球的焦距和视觉质量。

它可以帮助人们纠正近视或远视的问题,改善视力和舒适度。

总结菲涅尔双棱镜是一种重要的光学元件,利用菲涅尔衍射原理实现光的分解和合成。

菲涅尔双棱镜干涉实验

菲涅尔双棱镜干涉实验

六 实验数据记录与处理……………………………………………………………..5
七 误差分析………………………………………………………………………………..6
八 参考文献………………………………………………………………………………..6
2
一 实验名称:菲涅尔双棱镜干涉 二 实验目的:(1) 观察双棱镜干涉现象,测量钠光的波长。 (2) 学习和巩固光路的同轴调整。 三 实验器材: 钠灯, 透镜 L1 (f=500mm) ,二维架,可调狭缝, 双棱镜, 测微目镜架, 测微目镜, 二维平移底座, 三维平移底座, 升降调节座。
平均值: d1=1பைடு நூலகம்804mm
d2=0.4193mm d= d1d2 ≈ 0.87mm
测狭缝到目镜的距离(单位:mm) 狭缝位置 r1 346.0 测微目镜位置 r2 964.0 L= r2−r1 618.0
5
测量结果 钠光的波长为:λ = Δχ =
L d 0.87×0.4498 618.0
= 6.33 × 102 nm
4
六 实验数据记录与处理 测干涉条纹(单位:mm) 次数 条纹位置 χ1 1 2 3 4 5 4.931 3.554 4.634 3.685 3.478 χ2 3.575 4.450 5.958 4.617 4.828 被测条纹数 (N) 3 2 3 2 3 0.452 0.448 0.438 0.461 0.450 χ − χ1 Δχ= 2 N
四 实验原理:双棱镜干涉实验与双缝实验、双面镜实验等一样,都 为光的波动学说的建立起过决定性作用, 同时也是测量光波波长的一 种简单的实验方法。 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S1 和S2 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 的测微目镜中可以观察到干涉条纹。 根据光的干涉理论能够得出相邻 两明(暗)条纹间的距离为∆χ = λ,即可有λ = Δχ其中d 为两个虚

菲涅尔双棱镜实验中d的计算

菲涅尔双棱镜实验中d的计算

菲涅尔双棱镜实验中d的计算菲涅尔双棱镜实验是一种经典的光学实验,通过测量双棱镜上两个光束的干涉条纹间距,可以计算出双棱镜的厚度d。

下面我将详细介绍菲涅尔双棱镜实验的原理、实验步骤以及如何计算出d的值。

首先,让我们来了解一下菲涅尔双棱镜实验的原理。

菲涅尔双棱镜实验利用了双棱镜的干涉效应。

当一束平行光经过双棱镜时,会产生两束经不同路径传播的光束。

这两束光束之间会发生干涉现象,形成明暗相间的干涉条纹。

接下来,我们来了解菲涅尔双棱镜实验的具体步骤。

首先,我们需要准备一个双棱镜和一束平行光。

将双棱镜放置在光路中,并使得平行光经过双棱镜,保持两个光束平行并在一定距离处相交。

然后,通过调节双棱镜的位置,使得两束光束产生干涉,形成干涉条纹。

我们可以通过调节双棱镜的角度和位置,来观察干涉条纹的变化。

接下来,让我们来看看如何计算双棱镜的厚度d。

为了计算d的值,我们需要测量干涉条纹的间距。

具体而言,我们需要测量两个相邻亮纹(或暗纹)之间的距离s,并计算出干涉条纹间距的平均值s_av。

然后,我们可以使用以下公式来计算双棱镜的厚度d:d = λ / (2n - 1) * s_av其中,λ表示光的波长,n表示双棱镜的折射率。

通过测量干涉条纹的间距,我们可以得到d的值。

通过菲涅尔双棱镜实验,我们可以实际测量出双棱镜的厚度d。

这个实验不仅能够帮助我们理解光的干涉现象,还可以让我们通过实际测量得到有关双棱镜的物理参数。

同时,通过探索菲涅尔双棱镜实验,我们也可以加深对光学原理的理解,并培养对实验设计和数据处理的能力。

总而言之,菲涅尔双棱镜实验是一种生动、全面且有指导意义的实验。

通过这个实验,我们能够深入理解光的干涉现象,并通过实际测量计算出双棱镜的厚度。

这个实验不仅有助于学术研究,还可以培养我们的实验技能和科学探究精神。

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(3)固定狭缝在97.42cm,双棱镜在92.12cm,将测微目镜从80.00cm处不断拉远。
测微目镜位置/cm
亮度
清晰度
1mm间条纹数目
总条纹数目
80
8
50
较暗
不变
3
增多
20
很暗
不变
2
减少
总的说来,就是条纹间距已知增大,亮度一直降低,但是条纹清晰度不变,总条纹数目先增多再减少。
(4)固定狭缝在97.42cm,测微目镜在26.18cm,将双棱镜从92.12cm处不断拉远。
7、使双棱镜与狭缝的位置略小于二倍焦距,在双棱镜与测微目镜中间加已知焦距的凸透镜,调节透镜位置使在测微目镜中能观察到大小像;
8、分别转动透镜与测微目镜的方向,观察像的变化。
9、测出大、小像中的两条亮线的间距。
10、撤去透镜,读出此时狭缝与测微目镜的距离;每次以3个条纹为间距,测出11个数据点的位置。
11、通过线性拟合得到条纹间距及其不确定度。
12、计算钠黄光波长及其不确定度。
四、实验结果
(一)观察干涉条纹
(1)转动双棱镜或者光缝的方向
清晰度都降低,但是亮度不变化,间距与条纹数目都不变化。
(2)分别遮住狭缝或者双棱镜上半部分
清晰度,间距与条纹数目都不变化,条纹的长度也没有发生变化,但是亮度明显降低。
2、分析对测量波长不确定度有影响的几项来看, , , ,可知,另外一项对实验不确定度影响大的是条纹间距的测量,所以在实验过程中也应该适当取大条纹间距从而减小因为仪器带来的相对不确定度;但由实验原理可知为保证 较大则 会较小,二者成反比;所以在实验过程中应取中间状态,像本实验中二量的相对不确定度几乎相等的情况算是理想状态。
六、实验结论
本实验观察了菲涅耳双棱镜的干涉现象并知道了各光学器件对干涉现象均有很大影响;并通过本装置测出了钠光的波长为 。
当遮住双棱镜上半部分时,分析光路图可知,由于上半部分的光路被挡住,所以上半部分的光不能投射到测微目镜上,导致亮度变暗,但是因为下半部分光仍然存在,所以条纹形状仍然不会变化;
③固定狭缝与双棱镜位置而拉远测微目镜
拉远测微目镜实质上就是增大 ,由实验原理可知在其它量不变的情况下条纹间距必然增大;同时因为光在空间中的自由传播其强度正比于与 ,则越远离光强越小,所以观察到的条纹越暗。
其中的d为虚光源S1’和S2’的间距,D是光源到观察屏之间的距离,λ是光的波长。
1、
点光源通过双棱镜的折射
(2) 的测量——二次成像法
在双棱镜和测微目镜之间加入一个焦距为f的凸透镜L,当D>4f时,可以移动L而在测微目镜中看到两个虚光源的缩小像或放大像。分别读出两个虚光源之间的距离d1和d2,则
二次成像光路
3、缓慢调节狭缝的方向直至与双棱镜的棱边平行,使在测微目镜中看到干涉条纹。
4、固定双棱镜,转动狭缝,观察干涉条纹的变化;固定狭缝,转动双棱镜,观察干涉条纹的变化。
5、分别遮住狭缝,双棱镜上半部分,观察干涉条纹变化。
6、同时调节狭缝与双棱镜方向使干涉条纹与测微目镜叉丝平行,改变光源、狭缝、双棱镜和测微目镜的位置,观察、记录并分析干涉条纹的变化情况。
(2)不确定度及误差分析
1、分析实验过程可知,实验中最大的误差应该来自于对虚光源间距的测量。因为在该测量过程中需要判断大小像的成像位置,人为误差较大,且该双棱镜本身有色散,而且查阅资料可知钠黄光实际上是589.0nm与589.6nm两条光谱,更加增大判断准确大小像位置的难度。所以在测微目镜测量本领已定的情况下,测量时应该适当取大双棱镜与狭缝间的距离,则使虚光源本身间距较大,减小大小像间距测量时的相对误差。
狭缝位置/cm
亮度
清晰度
1mm间条纹数目
总条纹数目
94.72
11
90
较暗
不变
9
变化不大
80
更暗
不变
5
变化不大
总的说来,就是条纹间距越来越大,条纹亮度稍稍变暗,清晰度不会发生变化,总条纹数目变化不大。
(二)测量钠黄光波长
处理测量虚光源间距的实验结果后有:
,又因为读数显微镜极限误差为0.004mm,所以 ,所以:
②分别遮住狭缝和双棱镜的上半部分
当遮住狭缝上半部分时,由实验远离可知当点光源在平行双棱镜轴向方向上移动时干涉条纹形状不会发生变化,所以易得当点光源扩展为线光源时,遮住其中一部分条纹形状不会发生变化,但是因为阻挡住了一半光的传播,可理解为单位时间到达单位面积的光子数目必然减少,所以看到的条纹亮度降低。
本实验通过菲涅耳双棱镜观察各种实验因素改变时对干涉条纹的影响, 测量钠黄光的波长。
二、实验原理
(1)菲涅尔双棱镜
菲涅耳双棱镜简称双棱镜,是一个顶角A极大的等腰三角形ABC,它可以看成是由两个楔角很小的直角三棱镜ABD和ACD所组成。当一个点光源S(实验中用线光源也可以,但是要与棱边平行),通过上半个棱镜ABD的光束向下偏折,通过下半个棱镜ACD的光束向上偏折,相当于形成S1’和S2’两个个虚光源。把观察屏放在两光束的交叠区,可以看到干涉条纹,条纹间距为:
三、实验器材与实验步骤
实验ห้องสมุดไป่ตู้器:
光具座(干涉衍射实验装置 SGW—1A型) 钠灯 钠灯电源(GB—20W)
狭缝 双棱镜 凸透镜 测微目镜CW—1
实验步骤:
1、1、打开钠灯,预热十分钟,在光具座上依次安放光缝、双棱镜、测微目镜,使得两束光的光斑交叠区进入目镜中心。
2、2、减小狭缝的宽度直至从测微目镜中恰好能看到交叠区的亮光。
菲涅耳双棱镜
一、引言
关于光究竟是波还是粒子曾经在历史上引起了很长时间的争论,虽然1801年英国科学家T.Young用双缝做了光的干涉的实验后, 光的波动学说开始为多数学者所接受, 但仍有不少反对意见。有人认为杨氏条纹不是干涉所致, 而是双缝的边缘效应。之后法国科学家Augustin J.Fresnel做了几个新实验, 令人信服的证明了光的干涉现象的存在, 这些实验之一就是他在1826年进行的双棱镜实验. 实验不借助光的衍射而形成波面干涉,验证了光的波动性。
⑦对于总条纹数目的思考
由实验光路图可知,空间总干涉条纹数目应该等于某一定 时空间干涉区的长度除以干涉条纹间距,而以上二量均是在改变各光学元件位置时会发生的变量;而且测微目镜自身孔径不能改变,则其有时能观察到全部空间干涉区,则总条纹数目跟两量有关;有时只能观察到其中一部分且前后移动时都不能观察到全部空间干涉区,则此时观察到的总条纹数目就只跟条纹间距有关;这就解释了为何观察到的总条纹数目变化没有明显的规律,且分析讨论该量的变化没有太大的意义。
,所以 ,所以:
所以

取光具座的 ,又因光具座的
,所以
对测出各数据点的位置进行线性拟合,得到结果如下图:
=0.99969
因为实验中是取得三个条纹间距读一次数,所以条纹间距:
所以波长
,所以
相对误差
五、讨论与分析
(1)实验现象分析
①转动狭缝或者双棱镜方向
当狭缝与双棱镜不平行的时候,相当于无数个组成线光源的点相对棱镜中心线产生了偏移,相当于光源的偏移,则不同位置上的点在屏上所形成的干涉条纹的位置不尽相同,从而影响条纹的衬比度,即影响了条纹的清晰度。当不平行度到了一定的位置的时候,因为衬比度下降到了人眼的分辨能力之下,则无法分辨处亮暗条纹,即观察不到干涉现象了。
④固定测微目镜与狭缝,拉远双棱镜
如右图所示,由几何光学可知,若 ,则 ,虚光源间距 ,所以当远离双棱镜时, 不变,但是虚光源间距增大,则由公式可知条纹间距变小;而由光路可知当双棱镜远离光源时,其接收到的光强应该减小,则相当于形成的虚光源发出光强减小,条纹应该变暗,但在实验中看到的几乎不变,应该是光强的改变小于人眼的分辨能力。
双棱镜位置/cm
亮度
清晰度
1mm间条纹数目
总条纹数目
92.12
2
80
不变
不变
7
增多
60
不变
不变
15
增多
40
不变
不变
20
减少
总的说来,就是条纹间距越来越小,条纹亮度与清晰度都不会发生变化,当测微目镜视野中全是条纹时,条纹数目一直增多;当测微目镜中只有一部分是条纹时,观察到的总条纹数目减小。
(5)固定测微目镜在26.18cm,双棱镜位置在67.28cm,将光源从光具座底端往前移。
⑤固定测微目镜与双棱镜,将狭缝由光具座底端拉近
同上分析,当拉近狭缝时, 减小,则虚光源间距减小,所以条纹间距变大;又因光在空间中传播光强正比于与 ,所以狭缝离光源越远,其接受到的光强越小,则狭缝自身作为线光源的辐射强度变小,所以条纹变暗。
⑥对清晰度即衬比度的分析
由衬比度的定义可知,在线光源本身就是扩展光源且不变的情况下,无论通过哪种方式改变了条纹间距,衬比度都是会改变的;但是如果在本身条纹就已经较为清晰的情况下,我们就分辨不出衬比度的改变了;所以实验过程中清晰度不是没有改变,而是我们已经分辨不出这种改变了。
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