测光波波长的三种方法(原理,图解)
物理实验中波长测量的原理与方法
物理实验中波长测量的原理与方法引言：在物理学中，波长是研究波动现象的重要参数之一。
而波长的准确测量是各种实验中的关键步骤。
本文将介绍波长测量的原理和一些常用的测量方法。
一、波长的定义和背景知识波长是指波动现象中相邻两个相位相等的点之间的距离。
在物理学中，波长通常用symbol "λ"表示，单位是米（m）。
波长的概念与波动现象密切相关。
无论是光波、声波还是水波，都是通过介质传播的波动现象。
而波长的测量可以帮助我们了解波的性质和传播方式。
二、光波波长的测量原理和方法光波是最常见的波形，其波长的测量方法有多种。
其中较为常用的方法有两种：干涉法和衍射法。
1. 干涉法干涉法是通过光的干涉现象来确定波长。
常见的干涉法有薄膜干涉、杨氏双缝干涉等。
以杨氏双缝干涉实验为例，通过利用波的叠加和干涉现象，测量光波的波长。
杨氏双缝干涉实验中，将一束光通过两个相邻的小缝，并在屏幕上形成干涉条纹。
通过测量屏幕上相邻两条条纹之间的距离，并结合实验装置的几何参数，可以计算出光波的波长。
2. 衍射法衍射法是利用光波通过物体边缘或小孔时的衍射现象来测量波长。
常见的衍射法有单缝衍射、双缝衍射等。
以双缝衍射实验为例，通过让光波通过两个狭缝，在屏幕上形成明暗的交替条纹。
通过测量屏幕上相邻暗条纹的距离，并结合实验装置的几何参数，可以计算出光波的波长。
三、声波波长的测量原理和方法声波是另一种常见的波形，其波长的测量方法也有多种。
其中，可以通过共振管实验、干涉实验和衍射实验等方法进行测量。
1. 共振管实验共振管实验是通过改变管内气柱的长度，使得管内共鸣的声波波长等于管的长度。
通过测量共振管的长度，并结合声速的测量，可以计算出声波的波长。
2. 干涉实验和衍射实验声波的干涉实验和衍射实验与光波的实验原理类似，通过观察声波的干涉和衍射现象，可以推导出声波的波长。
干涉实验通常使用声波发生器和麦克风，将两个声波源设置在合适的位置，并调整频率和相位差，使得在一定距离处形成明暗相间的干涉条纹。
高考物理实验-用双缝干涉测光的波长
用双缝干涉测光的波长知识元用双缝干涉测光的波长知识讲解一、实验目的观察干涉图样，测定光的波长．二、实验原理双缝干涉中相邻两条明（暗）条纹间的距离△x与波长λ、双缝间距离d及双缝到屏的距离L 满足△x=λ．因此，只要测出△x、d和L，即可求出波长λ．三、实验器材双缝干涉仪（包括光具座、光源、滤光片、单缝、双缝、遮光筒、毛玻璃屏、测量头）、刻度尺．四、实验步骤1．观察双缝干涉图样①将光源、滤光片、单缝、双缝、遮光筒、毛玻璃屏依次安放在光具座上，如图所示．②接好光源，打开开关，使灯丝正常发光．③调节各器件的高度，使光源灯丝发出的光能沿轴线到达光屏．④安装双缝，使双缝与单缝的缝平行，二者间距5～10cm．⑤观察白光的干涉条纹．⑥在单缝和光源间放上滤光片，观察单色光的干涉条纹．2．测定单色光的波长（1）安装测量头，调节至可清晰观察到干涉条纹．（2）使分划板中心刻线对齐某条亮条纹的中央，记下手轮上的读数a1，转动手轮，使分划板中心刻线移动，记下移动的条纹数n和移动后手轮的读数a2，a1与a2之差即n条亮纹的间距．（3）用刻度尺测量双缝到光屏间距离l（d是已知的）．（4）重复测量、计算，求出波长的平均值．（5）换用不同滤光片，重复实验测量其他单色光的波长．五、注意事项1．安装器材时，注意调节光源、滤光片、单缝、双缝的中心均在遮光筒的中心轴线上，并使单缝、双缝平行且竖直．2．光源灯丝最好为线状灯丝，并与单缝平行且靠近．3．调节的基本依据是：照在屏上的光很弱，主要原因是灯丝与单缝、双缝、测量头、遮光筒不共轴所致，干涉条纹不清晰的主要原因是单缝与双缝不平行．4．光波波长很短，△x、l的测量对波长λ的影响很大，l用毫米刻度尺测量，△x利用测量头测量．可测多条亮纹间距再求△x，采用多次测量求λ的平均值法，可减小误差．例题精讲用双缝干涉测光的波长例1.在“用双缝干涉测光的波长”实验中，将所用器材按要求安装在如图甲所示的光具座上，然后接通电源使光源正常工作。
用双棱镜干涉测光波波长(2)-图文
用双棱镜干涉测光波波长(2)-图文【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1）．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双棱镜干涉实验光路图2双棱镜结构设两虚光源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dD，干涉条纹间距为某，则实验所用光源的波长为d某(1)D因此，只要测出d、D和某，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S0，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S0，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和S2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）干涉条纹的间距某，除以n，即得某.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，求出某.(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某时的相同（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D4f，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，其中一组为放大的实像，另一组为缩小的和S2到两虚光源S1和S2经透镜所成的实像S1实像．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，取平均值d．dd1d2(2)图3用透镜两次成像法测两虚光源的间距d(4)用所测得的某、D、d值，代入式(1)，求出光源的波长．(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d1、d2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d1、d2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dd1d2.附：测量钠光波长数据记录与处理表1.干涉条纹间距某的测量结果10条干涉条纹间距序数读数1序数读数210某(mm)k1k2k3k1+10k2+10k3+10k4k5k4+10k5+10D=(mm)某=(mm)表2.用而成成像法测量虚光源像的结果放大像(mm)序数读数112345平均值读数2缩小像(mm)d1读数1读数2d2 d某d1d2某=DD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：d1d2某1nD式中d1为两虚光源经透镜L1所成二亮线（光源实像）的间距，d2为透镜移至L2二亮线的间距，D为虚光源到其实像的距离。
5.2双缝干涉测量光的波长
(2)测定单色光的波长
①安装测量头，调节至可清晰观察到干涉条纹．
②使分划板中心刻线对齐某条亮条纹的中央，记下手
轮上的读数x1，将该条纹记为第1条亮纹；转动手轮，
使分划板中心刻线移动至第n条亮条纹的中央，记下此
时手轮上的读数xn.
③用刻度尺测量双缝到光屏间距离L(d是已知的)．
5.2学生实验： 用双缝干涉测量光的波长
一、实验原理
l>>d时,
l x d d x l
二、实验器材
双缝干涉仪(由光具座、光源、透镜、滤光片、单缝、双 缝、遮光筒、毛玻璃屏、测量头组成)、学生电源、导线、 刻度尺．
二、实验器材
测量头
分划板 手轮 读出手轮上的读数 求出条纹间距
4．照在光屏上的光很弱，主要原因是灯丝与单缝、双
缝，测量头与遮光筒不共轴所致；干涉条纹不清晰的一
般原因是单缝与双缝不平行所致，故应正确调节．
④重复测量、计算，求出波长的平均值． ⑤换用不同的滤光片，重复实验．
实验观察到图样：
演示 中央是亮纹， 亮暗相间的、等距条纹
四、实验数据处理 (1)条纹间距的计算：
xn x1 x n 1
(2)波长计算：λ＝
(3)计算多组数据，求λ的平均值．
五、误差分析
1．双缝到屏的距离l的测量存在误差．
目镜
注意：转动手轮，分划板会向左右移动，测量时， 应使分划板中心刻度对齐亮条纹的中心，
三、实验步骤
(1)观察双缝干涉图样 ①将光源、遮光筒、毛玻璃屏依次安放在光具座上， 如图所示．
②接好光源，打开开关，使灯丝正常发光．
③调节各器件的高度，使光源灯丝发出的光能沿轴线 到达光屏．
光波波长的测定
大学物理实验物理实验报告实验名称用双缝干涉测定光波波长姓名郑萍班级医学检验 1003班学号 2206100304实验日期2010年12月25号用双缝干涉测定光波波长一、实验目的1.了解光波产生稳定的干涉现象的条件2.观察白光及单色光的双缝干涉图样3.学会测波长的一种方法4.培养学生良好的科学实验素养二、实验原理1.光通过双缝干涉仪上的单缝和双缝后，得到振动情况完全相同的光，它们在双缝后面的空间互相叠加会发生干涉现象。
如果用单色光照射，在屏上会得到明暗相间的条纹；如果用白光射，可在屏上观察到彩色条纹。
2.本实验要测单色光的波长，光源发生的光经滤色片成为单色光，单色光通过双缝变成频率相同、相位差恒定的相干光，干涉后产生明暗相同的等间距直条纹，条纹的间距与相干光源的波长有关。
设双缝宽d，双缝到屏的距离为L，相干光源的波长为λ，则产生干涉图样中相邻两条亮（或暗）条纹之间的距离△x，由此得: λ=L△x /d，因此只要测得d、L,△x即可测得波长。
相干光源的产生用“一分为二”的方法,用单缝取单色光，再通过双缝，单色光由滤光片获得。
△x的测量可用测量头完成，测量头由目镜，划板，手轮等构成，通过测量头可清晰看到干涉条纹，分划板上中间有刻线，以此为标准，并根据手轮的读数可求得△x，由于△x较小，可测出几条亮（或暗）条纹的间距a，则相邻两条闻之间的距离△x=a/n。
三、实验器材双缝干涉实验仪，光具座（连附件）双缝干涉实验仪四、实验过程1.把长约1m，直径10cm的遮光筒水平放在光具座上，筒的一端装有毛玻璃（当光屏用），把另一端的双缝先取下。
2.接通电源，打开光源，调节光源的高度，使它发出的一束光能够沿着遮光筒把光屏照亮后，固定光源。
3.把双缝装到遮光筒的另一端，再在双缝与光源之间放单缝，使单缝与双缝之间的距离为10cm，并让单缝与双缝平行，而且使他们的中心位于遮光筒的轴线上。
4.调节单缝与双缝之间的距离，使屏上成清晰的彩色干涉图样。
实验用双缝干涉测光的波长(共20张PPT)
B.增大④和⑤之间的距离
C.将绿色滤光片改成红色滤光片
D.增大双缝之间的距离
命题点一
命题点二
(2)如果将灯泡换成激光光源,该实验照样可以完成,这时可以去掉的部件
是
(填数字代号)。
(3)转动测量头的手轮,使分划板中心刻线对准第1条亮条纹,读出手轮的
读数如图甲所示。继续转动手轮,使分划板中心刻线对准第10条亮条纹,读出
l=74.90 cm。图戊读数为 0.300 mm,图己读数为 14.700 mm,结合图
乙可知,两条相邻亮条纹间的距离
-7
将以上数据代入得
8.0×10 m
Δ
λ=
14.700-0.300
Δx=
6
mm=2.400 mm。
关闭
-7
=8.0×10 m。
解析
解析
答案
答案
4.在观察光的干涉现象的实验中,将两片刀片合在一起,在涂有墨汁的玻璃片
Δ·
(4)待测光的波长 λ=
mm=1.610 mm。
≈5.37×10-7 m。
命题点一
命题点二
用双缝干涉测光的波长问题的解决方法
l
(1)明确双缝干涉条纹间距公式Δx= λ中各物理量的意义,
其中Δx是相邻
d
两条亮条纹(或暗条纹)的中心间距,d是双缝之间的距离,l是双缝到屏的距离,λ
为光的波长。
(3)若将装置放入水中,必须根据水中的波长λ水、真空中的波长λ真
λ真
l
与介质的折射率 n 间的关系 λ 水= n ,求出水中的波长,公式 Δx=d λ 中
的λ为光在水中的波长λ水。
(4)将各物理量统一为国际单位代入求解。
4.4 实验：用双缝干涉测量光的波长-课件(11张PPT)
蓝光 双缝间距0.36 mm
新知讲解
三、物理量的测量
的测量 ：双缝到屏的距离 可以用刻度尺测出。 的测量
新知讲解
三、物理量的测量
的测量 ：测量个亮条纹间的距离
则：∆ =
−
新知讲解
三、物理量的测量
的测量 ：双缝到屏的距离 可以用刻度尺测出。 的测量 ：测量个亮条纹间的距离
板中心刻线与某亮纹中心对齐，将该亮纹定为第1条亮纹，此时手轮上的示数如图甲所示；
然后同方向转动测量头，使分划板中心刻线与第6条亮纹中心对齐，此时手轮上的示数如
图乙所示。一、实验装置
双缝干涉实验装置示意图
滤光片
光源
透镜
双缝
遮光筒
毛玻璃
目镜
单缝
新知讲解
二、实验步骤
红光 双缝间距0.18 mm
红光 双缝间距0.36 mm
安装遮光筒与光源，使之在一条直线直线上
在光源前加个凸透镜，以便得到平行光
加上单缝与双缝，使缝平行
调整单缝筒与遮光筒同轴，使屏上得到清晰的干涉条纹
则：∆ =
用公式求出光的波长： =
−
课堂练习
1. 用如图所示的实验装置观察双缝干涉图样，双缝之间的距离是0.2mm，用的是绿色滤光片，
从目镜中可以看到绿色干涉条纹。
（1）如果把毛玻璃屏向远离双缝的方向移动，相邻两亮条纹中心的距离如何变化？
（2）把绿色滤色片换成红色，相邻两个亮条纹中心的距离增大了。这说明哪种色光的波长
实验：用双缝干涉
测量光的波长
温故知新
1.产生稳定的干涉条纹的条件：两光频率相同。
高考物理一轮复习 实验十五 用双缝干涉测光的波长课件
(4)重复测量。
五、数据处理
(1)条纹间距Δx＝|an2－－a11|。
完整版ppt
6
(2)波长λ＝dl Δx。
(3)计算多组数据，求λ的平均值。
六、注意事项
(1)双缝干涉仪是比较精密的仪器，应轻拿轻放，且注意保养。
(2)安装时，注意调节光源、滤光片、单缝、双缝的中心均在遮
光筒的中心轴线上，并使单缝、双缝平行且间距适当。
图实－15－3
完整版ppt
9
(2)如果将灯泡换成激光光源，该实验照样可以完成，这时可 以去掉的部件是________(填数字代号)。
(3)转动测量头的手轮，使分划板中心刻线对准第 1 条亮条纹， 读下手轮的读数如图实－15－4 甲所示。继续转动手轮，使分划 板中心刻线对准第 10 条亮条纹，读下手轮的读数如图乙所示。则 相邻两亮条纹的间距是________mm。
①增大双缝到光屏间的距离(或选用较长的遮光筒)；
②减小双缝之间的距离。
(2)由于激光是相干光源，故可以去掉的部件是②、③。
完整版ppt
11
(3)甲图读数是0.045 mm，乙图读数是14.535 mm，它们的 差值是14.490 mm，中间跨越了10－1＝9个条纹间距，所以相 邻两亮条纹间距是Δx＝14.9490 mm＝1.610 mm。
图实－15－4 (4)如果已经量得双缝的间距是 0.30 mm、双缝和光屏之间的
距离是 900 mm，则待测光的波长是______m。(取三位有效数字)
完整版ppt
10
[解析] (1)由实验原理可知②③④分别是滤光片、单缝、
双缝。
由Δx＝
l d
λ可知，要增加相邻亮纹(暗纹)间的距离，可采取
测光波波长的三种方法(原理,图解)
❖ 由于光在分光板 的第二面反 射，使 在 附近形成以平行与 的虚像 M2′，因而光在迈克尔 逊干涉仪中自 和 的反射就相 当于M1 和 M2′的反射。故迈 克尔逊干涉仪产生的干涉等效 于 M1和M2 ′所构成的虚光板 产生的干涉，即相当于厚度为 的空气薄膜所产生的干涉。
-- 精品--
❖ Δx =N·
λ=
-- 精品--
方法三 洛埃镜法
❖ 实验原理】： ❖ 由双棱镜干涉条件，光源发射的单色光经会聚透镜后会聚于单缝S而成
线光源，光从S发出经洛埃镜后，形成一虚光源S2，该虚光源所发出的 光满足干涉条件，在交迭区内产生干涉，成为平行于狭缝的等间距干涉 条纹，由此可得：
-- 精品--
❖ 其中： ：光源之波长。 ：干涉条纹的间距 d 实光源与虚光源S1、S2间距。
❖ D ：虚光源（狭缝S）至观察处之距离。 ❖ 可由测微目镜测量求出； ❖ D可由光具座标尺读数读出； ❖ d由对称原理测出。
-- 精品--
-- 精品--
式中d=a+b称为光栅常数（a为狭缝宽度，b为刻痕宽度，参见图（1），k为光谱线 的级数， 为k级明条纹的衍射角， 是入射光波长。该式称为光栅方程。
-- 精品--
❖ 由光栅方程可看出，若已知光栅常数d， 测出衍射明条纹的衍射角 ，即可求出光 波的波长 。
-- 精品--
❖
涉迈方 仪克法
尔二 逊 干
光源S发出的光到达分光板后，被分成振幅（强度）几乎相等的反射光（1）和透射 光（2）。光束（1）向着 M1前进，光束（2）经过G2 后向着 M2前进，这两束光分 别在M1 和 M2上反射后逆着各自的入射方向返回，最后到达光屏E。由于这两束光 是来自同一光源S的同一束光，因此他们是两列相干光束，在E处必有干涉图样形成。
光波波长
分光计的调节方法
4.从望远镜中看到的光谱谱线（已聚焦）
分光计的调节方法
5.在分光计上,直接从平行光管狭缝处看到的光源
光路图
A 望远镜
T
平行光管
' 0
δmin
B C
T
' 1
望远镜
分光计上的角游标读数方法
3
内部光路
用摄谱仪测光波波长
内插法 光栏
λ2 d
2
λ1 d 1 dx λX
dx d1 x 1 (2 1 ) d 2 d1
全息摄影
拍摄全息照片的光路图
实验三、光学实验内容
题意：
设计一个方案，用光学方法测出美工刀刀刃的宽度。
可供选择的器材：
美工刀一把（被测物）、激光器一个、凸透镜一块、光屏一 块、光栅一块（光栅常数由实验室给出）、涂黑玻璃片一 块、光具座及支架、透明胶带一卷、直尺一把。
实验要求：
画出实验光路图； 写出实验方法； 测出必要的实验数据； 用多次测量法计算出刀刃的宽度。
6
橙黄
7
黄
8
绿
9
蓝绿
10
蓝绿
11
蓝紫
12
深紫
13
深紫
波长（A）6907
6716 6234 6123 6073
5791 5770 5461 4960 4916 4358
4078 4047
相对强度
中
弱
中
弱
弱
强
强
很强
中
中
很强
中
强
单色仪测出不同波长时的鼓轮读数T值，同时作出
相 对 强 度
T
曲线。
波长
测光波波长的三种方法(原理图解)课件
02
衍射法
衍射法原理
衍射法是利用光波的衍射现象来测量光波波长的一种方法 。当光波通过一个小缝或一个小孔时，会发生衍射现象， 即光波会绕过障碍物，向各个方向传播。
衍射法的基本原理是光波的干涉和衍射，通过测量光波通 过小缝或小孔后的干涉和衍射条纹，可以计算出光波的波 长。
衍射法应用
01
衍射法在光学测量中有着广泛的 应用，可以用于测量各种不同类 型的光波，包括可见光、红外线 和紫外线等。
THANKS
测光波波长的三种方法(原理 图解)课件
目录
• 干涉法 • 衍射法 • 折射法 • 三种方法比较
01
干涉法
干涉法原理
01
02
干涉法是通过利用光波的干涉现象来测量光波波长的。当两束或多束 相干光波相遇时，它们会相互加强或抵消，形成干涉图样。通过测量 干涉图样的变化，可以确定光波的波长。
干涉法的基本原理是光程差原理，即两束相干光波在相遇点的光程差 等于它们波长的整数倍时，会发生干涉加强；光程差等于半波长的奇 数倍时，会发生干涉抵消。
干涉法优缺点
干涉法的优点在于精度高、测量范围广、可测量波长范围宽 等。由于干涉图样的变化非常敏感，因此可以获得较高的测 量精度；同时，干涉法还可以测量不同波长的光波，具有较 宽的测量范围。
然而，干涉法也存在一些缺点，如需要稳定的光源和精密的 实验装置，操作较为复杂，对实验环境的要求较高。此外， 对于某些特定的情况，可能需要采用不同的干涉模式进行测 量，这也会增加实验的难度和复杂性。
折射法应用
折射法广泛应用于光学测量领域，如 测量透镜的焦距、测量光学元件的表 面质量等。
在光谱分析中，折射法也被用于测量 不同波长的光波，从而确定物质的成 分和含量。
法布里-珀罗(Fabry-Perot)干涉仪测量光波波长
实验七 法布里－珀罗(Fabry －Perot)干涉仪测量光波波长十九世纪末由法布里和珀罗首次制出的多光束干涉仪，在近代光学中非常重要。
它的特殊价值在于，它除了是一种分辨本领极高的光谱仪器之外，还是基本的激光器谐振腔。
通过本实验，可以了解法布里-伯罗干涉仪的基本功能。
实验目的：l 、应用光学元件组装法布里－珀罗(Fabry －Perot)干涉仪；2、用法布里-珀罗(Fabry －Perot)干涉仪测量光波波长；实验原理：见下页。
实验装置和调试：实验装置如下图所示。
图中Ml 、M2和M3为全反镜，其中M3固定在一支架上，支架为1：20的杠杆，通过千分尺可以读出M3移动的距离：L 为透镜(f=20mm)．BS 1和BS 2为半反镜，透射率分别为70：30和50：50；sc 为光屏，光源为5mWHe －Ne 激光器。
具体调整步骤如下：l 、按图1把带有杠杆的有坐标线的小平板放置在大平板上，尽可能能使二者的坐标线重合。
2、按图放置光学元件元件M1、M2和M3，打开激光器，使得由Ml 、M2到M3的光束和由M3反射的光束在M2重合。
3、 放入半反镜BS 2(50：50)，注意镀膜面（与下方的标签同向）朝向M3。
注意，此时应使由M3反射的光线垂直于光屏。
4、 放入半反镜BS 1(70：30)，注意镀膜面（贴有7:3标签的一面）朝向M3．注意M3和BS1之间距离较近，约3mm 。
调整BS 1和M3，使得由BS 1反射的光束和由M3反射光束在屏上基本重合。
5、把透镜L 放入光路，小心调整M3，即可发现干涉图像(圆环)。
实验内容： 测量激光的波长。
1、 按照理论，当干涉环由暗变亮时，共振腔长度d(见图2)的变化量为半个光波波长（)2/λ，故只要测量一定数量的干涉环的吞吐数n 和共振腔长度d 的改变量，即可根据公式（10）求出激光波长。
d n n=∙2λ （10）2、实验时要求测量干涉环吞吐50圈时，共振腔长度d 的改变量，求出波长，注意：杠杆比为l ：20。
用牛顿环测光波波长
R
r
e
e = r2/2R
0
(m 1 2) R m 1, 2,3... 明环 r m 0,1, 2... 暗环 mR
我们只考虑暗环
r mR
m 0,1, 2...
由于中心是一暗斑给测量带来某种程度的不确定性。 为了求得比较准确测量结果，可以用两个暗环直径dm、 dn的平方差来计算曲率半径R。
然后一面向左移动显徽镜筒由读数螺旋操纵一面数暗环的环数直到第33环再慢慢把显微镜往回移直到叉丝交点正对第30环这时记下读数显微镜的读数以后按次序测25环20环15环的读继续向右移动通过牛顿环圆心一直到第15环20环25环30环测出相应的读数s5重复步骤4由右向左移动读数显微镜
用牛顿环测光波波长
牛顿环干涉图样
(2)点燃钠光灯，把牛顿环仪N放在显微镜镜筒 正下方的平台P上。调整玻璃片G的倾斜率(玻璃片G 可直接装在显微镜筒下)， 使入射光经过它反射后 恰好垂直地向下投射到 N上，再经N反射后经过 G 而进入显微镜，同时 要保证有足够的光强反 射到显微镜中。
(3)调节读数显微镜目镜 观察到清蜥的十字叉丝， 然后上下移动显微镜筒，直到 在视场中观察到明暗相 间的干涉条纹为止。并使叉丝 的一根与干涉圆纹相切。
继续向右移动，通过牛顿环圆心，一直到第15环、 20环、25环、30环，测出相应的读数S右。 (5)重复步骤(4)，由右向左移动读数显微镜；数相应环数， 出相应的读数S左。 同一环左右两边读数差就是该环的直径。以第30、 25环为一组；第25、20环为一组,第25、20环为一组分别 计算透镜的曲率半径。 钠光波长
实验：用双缝干涉测量光的波长课件
3．实验步骤 (1)按照如图所示的装置安装好仪器，调整光源的位置， 使光源发出的光能平行地进入遮光筒并照亮光屏。(也可直接 用双缝干涉仪) (2)放置单缝和双缝，使缝相互平行，调整各部件的间距， 观察白光的双缝干涉图样。
(3)在光源和单缝间放置滤光片，使单一颜色的光通过后 观察单色光的双缝干涉图样。
答案：(1)滤光片 单缝 双缝 增加双缝到光屏间的距离(或选用较长的遮光筒) 减小双缝之间的距离 (2)②③ (3)1.610 (4)5.37×10－7
点评：解答此题应注意以下几点： (1)螺旋测微器的读数方法，注意半格线是否露出。 (2)由 Δx＝n－a 1计算条纹间距。 (3)由波长的计算公式 λ＝Δxl·d计算波长，注意各物理量的 单位。
(2)由于激光是相干光源，故可以去掉的部件是②、③。 (3)甲图读数是 0.045mm，乙图读数是 14.535mm，它们 的差值是 14.490mm，中间跨越了 10－1＝9 个条纹间距，所 以相邻两亮条纹间距是 Δx＝14.9490mm＝1.610mm。 (4)光的波长 λ＝Δxl·d＝5.37×10－7m。
(2)如果将灯泡换成激光光源，该实验照样可以完成，这 时可以去掉的部件是________(填数字代号)。
(3)转动测量头的手轮，使分划板中心刻线对准第 1 条亮 纹，读出手轮的读数如图甲所示。继续转动手轮，使分划板 中心刻线对准第 10 条亮纹，读出手轮的读数如图乙所示。则 相邻两亮条纹的间距是________mm。
题型 2 迁移·应用
1801 年，托马斯·杨用双缝干涉实验研究了光波的性 质。1834 年，洛埃利用单面镜同样得到了杨氏双缝干涉的结 果(称洛埃镜实验)。
(1)洛埃镜实验的基本装置如图所示，S 为单色光源，M 为一与直接发出的光在光屏上相交的区域。
迈克尔逊干涉仪测量光波波长
2
2e n22 n12 sin2 i
2
2
(k 1, 2,...)
加强 明纹
2
(2k 1) (k 0,1, 2,...) 减弱 暗纹
2
三实验测量原理
2e
n22
n12
sin 2
i
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
2
干涉条纹的级次K仅与 倾角i有关，点光源S发 出的光线中，具有同一 倾角的反射光线会聚干 涉，形成同一级次圆环 形干涉条纹，称为等倾 干涉条纹。
二实验仪器
迈克尔逊干涉仪
反射镜M1
激光器光源
扩束镜
反射镜M2
分光板 补偿板
观察屏
M2移动导轨
三实验测量原理
等倾干涉原理 (n2 >n1，薄膜上下表面平行)
L
2与 3的光程差为：
1
M1 n1 n2
M2 n1
iD
A
B
2k
2 3
C
e
P
n2(AB BC) n1AD
2en2
cos
四实验数据要求
每间隔50条条纹记录数据
平面镜的位置
d1
d2
d3
d4
d5
平面镜的位置
d6
d7
d8
d9
d10
△di＝di＋5－di
用逐差法处理数据
d (d6 d1) (d7 d2 ) (d10 d5 ) 25
2d k 50
20k
20为机械传递系数
四实验数据要求
此外，迈克尔逊干涉仪还被用来研究光谱线的精细结构，这些都 大大推动了原子物理与计量科学的发展，迈克尔逊干涉仪的原理 还被发展和改进为其他许多形式的干涉仪器。例如米尺的标定及 干涉分光工作已改用法布里－珀罗干涉仪。但迈克耳逊干涉仪的 基本结构仍然是许多干涉仪的基础。
测量波长最好的方法
测量波长最好的方法
测量波长最好的方法取决于所测量的波长范围和实验条件，以下是一些常用的方法：
1. 杨氏双缝干涉法：该方法使用干涉现象来测量波长。
通过一个光源照射一个双缝，观察干涉条纹的间距并利用干涉公式计算波长。
2. 米氏干涉法：与杨氏双缝干涉法类似，但使用的是光栅而不是双缝来产生干涉。
通过测量不同级次干涉条纹的位置来计算波长。
3. 迈克尔逊干涉仪：该干涉仪使用分束镜和反射镜来产生干涉，通过移动镜子并测量干涉条纹的位移来计算波长。
4. 光栅光谱仪：使用光栅的光谱仪可以将光分解成不同波长的光谱线。
通过测量光谱线的位置和光栅参数来计算波长。
5. 等离子体电子参数测量：在等离子体中，通过测量等离子体中电子的运动和频率来计算波长。
6. 波导中的测量：在光波导中，可以利用模式的传播特征来测量波长。
7. 拉曼光谱：通过测量材料与激发光的散射光谱来计算波长。
选择最适合的方法取决于可用的仪器设备、实验条件和所需的精度。
波长测量实验的方法和技巧
波长测量实验的方法和技巧波长测量是光学实验中非常重要的一项技术，它可以用于测量光的波长，为光学研究提供了重要的数据。
本文将介绍波长测量实验的一些基本方法和技巧，帮助读者更好地进行实验研究。
一、干涉法测量波长干涉法是一种常用的方法，可以测量光的波长。
该方法基于干涉现象，通过观察干涉条纹的间距，计算出光的波长。
实验步骤：1. 准备干涉仪器，如杨氏双缝干涉实验装置或薄膜干涉实验装置。
2. 调整实验仪器，使得两条干涉条纹清晰可见。
3. 测量干涉条纹的间距。
4. 根据干涉条纹的间距和对应的角度，利用干涉定律计算出波长。
二、光栅法测量波长光栅法是另一种常用的测量波长的方法，通过光栅的色散作用，实现光波长的测量和分析。
实验步骤：1. 准备光栅和相关的实验仪器，如光栅光谱仪。
2. 将光源照射到光栅上，观察光栅光谱仪中的光谱图。
3. 测量出光栅的刻度和相关参数。
4. 根据光栅的色散关系，利用测得的参数计算光的波长。
三、迈克尔逊干涉仪测量波长迈克尔逊干涉仪是一种用于测量光波长的精密仪器，使用干涉仪的干涉现象进行波长的测量。
实验步骤：1. 准备迈克尔逊干涉仪和相关的实验仪器。
2. 调整迈克尔逊干涉仪的光路，使得干涉条纹清晰可见。
3. 测量干涉条纹的间距和角度。
4. 利用干涉定律和角度计算出波长。
四、波长计测量波长波长计是一种专门用于测量光波长的仪器，通过光电效应和光栅原理进行波长的测量。
实验步骤：1. 准备波长计并调整仪器。
2. 将光源照射到波长计上，观察读数，并记录下来。
3. 根据波长计的原理和读数，计算出光的波长。
总结：波长测量实验是光学研究中常用的技术，通过干涉法、光栅法、迈克尔逊干涉仪和波长计等方法，可以准确测量光的波长。
在实验中，需要严格控制实验条件，并进行有效的数据处理和分析，以确保测量结果的准确性和可靠性。
希望本文介绍的方法和技巧能够对读者在进行波长测量实验时提供帮助。
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❖ 由于光在分光板 的第二面反 射，使 在 附近形成以平行与 的虚像 M2′，因而光在迈克尔 逊干涉仪中自 和 的反射就相 当于M1 和 M2′的反射。故迈 克尔逊干涉仪产生的干涉等效 于 M1和M2 ′所构成的虚光板 产生的干涉，即相当于厚度为 的空气薄膜所产生的干涉。
❖ 因此，移动平面镜 ，就会在观察屏E上看到干涉圆 环吞吐的现象，当 移动λ/2的距离，即 每改变λ/2的 距离，就会在观察屏上看到有一个圆环条纹从中心 “吞入”或“吐出”，也就是说，每当“吞入”或 “吐出”一个圆环条纹， 就移动了半个波长，所以
比并量过理的说量方少试些波可三
。加精程、测明原法于给方长见、
以确和方量各理的三出法有光测
对度测法原自图测种不？哪的量
、
，
方法一 用透射光栅测定光波 的波长
实验原理：
若以单色平行光垂直照射在光栅面上（图1-1），则光束经光栅各缝衍射后将在 透镜的焦平面上叠加，形成一系列间距不同的明条纹（称光谱线）。根据夫琅和费 衍射理论，衍射光谱中明条纹所对应的衍射角应满足下列条件：
线光源，光从S发出经洛埃镜后，形成一虚光源S2，该虚光源所发出的 光满足干涉条件，在交迭区内产生干涉，成为平行于狭缝的等间距干涉 条纹，由此可得：
❖ 其中： ：光源之波长。 ：干涉条纹的间距 d 实光源与虚光源S1、S2间距。
❖ D ：虚光源（狭缝S）至观察处之距离。 ❖ 可由测微目镜测量求出；
❖ D可由光具座标尺读数读出； ❖ d由对称原理测出。
根据干涉圆环的吞吐就可以测量光源的波长，这也 就是干涉仪测量长度或长度变化的理论依据。只要 数出圆环“吞入”或“吐出”的数目N，并且记录 下 移动的距离Δx ，就可以计算出光源的波长，
❖ 实验原理】： ❖ 由双棱镜干涉条件，光源发射的单色光经会聚透镜后会聚于单缝S而成
式中d=a+b称为光栅常数（a为狭缝宽度，b为刻痕宽度，参见图（1），k为光谱线 的级数， 为k级明条纹的衍射角， 是入射光波长。该式称为光栅方程。
❖ 由光栅方程可看出，若已知光栅常数d， 测出衍射明条纹的衍射角 ，即可求出光 波的波长 。
❖
迈方 克法 尔二 逊 干 涉 仪
光源S发出的光到达分光板后，被分成振幅（强度）几乎相等的反射光（1）和透射 光（2）。光束（1）向着 M1前进，光束（2）经过G2 后向着 M2前进，这两束光分 别在M1 和 M2上反射后逆着各自的入射方向返回，最后到达光屏E。由于这两束光 是来自同一光源S的同一束光，因此他们是两列相干光束，在E处必有干涉图样形成。