菲涅耳双棱镜干涉实验中距离参数的研究_葛松华
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
=
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。
物理基础实验研究性报告-用菲涅耳双棱镜测量光的波长
用菲涅耳双棱镜测量光的波长唐薇 39011301摘要：利用菲涅耳双棱镜进行干涉实验，当双棱镜与屏的位置确定后，干涉条纹的间距△x与光源的波长λ成正比，利用这个知识能测量出单色光的波长。
本实验报告先介绍了两束光波干涉的必要条件，然后对基本原理和实验仪器进行介绍，为理解实验原理提供理论基础，最后介绍本实验的步骤并进行了数据处理，从而得出实验结果，最后讨论，对实验误差进行分析，对实验方法等提出改进意见等。
两束光波产生干涉的必要条件是：1．频率相同2．振动方向相同3．位相差恒定尽管干涉现象是多种多样的，但为满足上述相干条件，总是把由同一光源发出的光分为两束或两束以上的相干光，使它们各经不同的路径后再次相遇而产生干涉。
产生相干光的方式有两种：分波阵面法和分振幅法。
本次的菲涅耳双棱镜干涉属于分波阵面法。
一、实验目的1、验证光的波动性，了解分波阵面法获得相干光的原理；2、通过用菲涅耳双棱镜对钠灯波长的测量，掌握光学测量的一些基本技巧，培养动手能力。
二、实验原理菲涅耳双棱镜（简称双棱镜）实际上是一个顶角极大的等腰三棱镜，如图1所示。
它可看成由两个楔角很小的直角三棱镜所组成，故名双棱镜。
当一个单色缝光源垂直入射时，通过上半个棱镜的光束向下偏折，通过下半个棱镜的光束向上偏折，相当于形成S′1和S′2两个虚光源。
与杨氏实验中的两个小孔形成的干涉一样，把观察屏放在两光束的交叠区，就可看到干涉条纹。
其中，ｄ是两虚光源的间距，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，就可直接从该测微目镜中读出条纹间距△x 值，D 为几十厘米，可直接量出，因而只要设法测出ｄ，即可从上式算出光的波长λ，即△x=D λ/d , λ =△xd/D （1）测量ｄ的方法很多，其中之一是“二次成像法”，如图2所示，即在双棱镜与测微目镜之间加入一个焦距为f 的凸透镜L ，当D ＞4f 时，可移动透镜L 而在测微目镜中看到两虚光源的缩小像或放大像。
菲涅尔双棱镜干涉实验中双棱镜两种放置方法的讨论.
第２５卷第１期大学物理实验Ｖｏｌ．２５Ｎｏ．１Ｆｅｂ．２０１２２０１２年２月ＰＨＹＳＩＣＡＬＥＸＰＥＲＩＭＥＮＴＯＦＣＯＬＬＥＧＥ（）文章编号：１００７２９３４２０１２０１００３５０３－－－菲涅尔双棱镜干涉实验中双棱镜两种放置方法的讨论葛松华，唐亚明（）青岛科技大学，山东青岛２６６０４２摘要：在菲涅尔双棱镜干涉实验中，双棱镜有两种不同的放置方法，分析了这两种放置方法中两虚光源的距离、干涉区域范围、干涉条纹间距、干涉条纹数目应相同，因而得到双棱镜的两种放置方法是等价的结论。
关键词：菲涅尔双棱镜；虚光源距离；干涉区域；条纹间距文献标志码：Ａ中图分类号：Ｏ４３６１双棱镜的两种放置方法菲涅尔双棱镜实验是利用分波阵面法产生相干光的干涉实验。
菲涅尔双棱镜可以看成是由两个顶角很小的直角棱镜底边相接而成，借助棱镜界面的两次折射。
可将光源（狭缝）Ｓ发出的光线分成两束相干光，这两束相干光可以看成是由虚光源Ｓ于是在它们重叠的区１和Ｓ２分别发出的，域内产生干涉。
根据两相邻干涉条纹的间距公式图１双棱镜第一种放置方法示意图，（）１ｄ通过测量干涉条纹的间距Δ两虚光源Ｓｘ、１和Ｓ２的距离ｄ、狭缝与双棱镜的距离ａ以及双棱镜到观ｘ＝Δ察屏Ｅ的距离ｂ，计算出入射光的波长λ。
对于双棱镜干涉实验装置，教材中可分为两种不同的放置方法，第一种放置方法就是双棱镜棱脊背向光源，见图１所示［１－３］；第二种放置方法图２双棱镜第二种放置方法示意图４－６］；就是双棱镜棱脊面向光源，如图２所示［这两棱镜的两种放置方法都可以将光源发出的光分成两束相干光，那么在其重叠的区域都会产生干涉现象。
下面首先分析两虚像间距ｄ和干涉条纹间距种放置方法对实验来说有什么不同，教材中并没有解释，文章从理论上进行探讨，供实验教学中参考。
２两虚光源间距和干涉条纹间距的计算根据棱镜的折射特性，由图１和图２可见，双收稿日期：２０１１０８１７－－ｘ是否相同。
Δ由双棱镜结构的对称性，只分析其上半部分直角三棱镜的光路特性．知道三棱镜成像不具有单心性，但由于形成虚光源的区域很小，一般来说３６菲涅尔双棱镜干涉实验中双棱镜两种放置方法的讨论可以用干涉区域内任意两条光线来确定虚光源的位置．２．１第一种放置方法如图３所示，记顶ＡＢＣ是直角棱镜的主截面，角为Ａ，光源发出的光线经棱镜界面ＡＢ和ＡＣ的两次折射形成出射光线，选取两条特殊的出射光线进行讨论．光线①与直角棱镜的底面平行，光线②对应于垂直入射到Ａ容Ｂ面上的出射光线，易看出：光线①和光线②延长线的交点就是虚光源Ｓ１的位置。
双光束干涉法测量双棱镜的楔角
双光束干涉法测量双棱镜的楔角陈余行【摘要】在双光束干涉实验中测量出干涉条纹间距,在波长已知的条件下计算出虚光源的间距.利用光的折射定律可推导出虚光源间距和双棱镜的楔角的关系,从而计算出双棱镜的楔角.【期刊名称】《大学物理实验》【年(卷),期】2017(030)006【总页数】3页(P65-67)【关键词】双棱镜;双光束;干涉;楔角【作者】陈余行【作者单位】上海工程技术大学,上海 201620【正文语种】中文【中图分类】O4-34法国科学家菲涅耳(Augustin J.Fresnel)在1826年进行的双棱镜实验证明了光的干涉现象的存在，它不借助光的衍射而形成分波面干涉，用毫米级的测量得到纳米级的精度，其物理思想、实验方法与测量技巧至今仍然值得我们学习。
近年来，许多关于该实验的改进降低了实验的操作难度，便于学生操作，使得这一实验已经成为大学物理实验中的基础实验[1-7],通过该实验让学生观察双棱镜产生的双光束干涉现象,进一步理解产生干涉的条件。
以往在实验中，测量条纹间距时，双棱镜与光源之间的距离并不改变，但根据公式：λ=δx (其中λ为波长，d为两相干光源之间的距离，Z为光源至屏的距离，δx为干涉条纹的间距)易得出双棱镜距离光源越近，则条纹间距越大，同时根据折射定律，可以推导出虚光源间距d与双棱镜楔角的关系。
因此如果改变双棱镜与光源的距离，观察测量条纹间距的改变，就可以计算出双棱镜的楔角。
菲涅耳双棱镜干涉实验原理如图1所示。
图中双棱镜是一个分割波前的分束器，当狭缝S发出的光波投射到双棱镜上时，借助棱镜界面的两次折射，其波前便分割成两部分，形成沿不同方向传播的两束相干柱波．通过双棱镜观察这两束光，就好像它们是由虚光源S1和S2发出的一样，故在两束光相互交叠区域内产生干涉．如果狭缝的宽度较小且双棱镜的棱脊和光源狭缝平行，便可在光屏上观察到平行于狭缝的等间距干涉条纹。
设d代表两虚光源S1和S2间的距离，Z为虚光源所在的平面(近似地在光源狭缝S的平面内)至观察屏的距离，且d<<Z，任意两条相邻的亮(或暗)条纹间的距离为δx，则实验所用光波波长λ可由下式表示：(根据形成明、暗条纹的条件，当光程差为半波长的偶数倍时产生明条纹，当光程差为半波长的奇数倍时产生暗条纹)λ=δx上式表明，只要测出d、Z和δx，就可算出光波波长。
第十周 菲涅耳双棱镜
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。
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：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距离，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。
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。
菲涅耳双棱镜干涉实验指导书
实验五 菲涅耳双棱镜干涉[实验目的]1． 观察和研究菲涅耳双棱镜产生的干涉现象； 2． 测量干涉滤光片的透射波长(λ0)。
[仪器和装置]白炽灯，干涉滤光片，可调狭缝，柱面镜，菲涅耳双棱镜，双胶合成像物镜，测微目镜。
[实验原理]如图1a 所示，菲涅耳双棱镜装置由两个相同的棱镜组成。
两个棱镜的折射角α很小，一般约为5 ~ 30'。
从点（或缝）光源S 发出的一束光，经双棱镜折射后分为两束。
从图中可以看出，这两折射光波如同从棱镜形成的两个虚像S 1和S 2发出的一样。
S 1和S 2构成两相干光源，在两光波的迭加区产生干涉。
a、从图1b 看出，若棱镜的折射率为n ，则两虚像S 1、S 2之间的距离a n l d )1(2-= （5-1）干涉条纹的间距λan l l l e )1(2'-+=（5-2）式中，λ为光波的波长。
对于玻璃材料的双棱镜有n =1.50，则λal l l e '+=（5-3） 可得到e l l la'+=λ （5-4） 在迭加区内放置观察屏E ，就可接收到平行于脊棱的等距直线条纹。
若用白光照明，可接收到彩色条纹。
对于扩展光源，由图2可导出干涉孔径角：''l l al +=β （5-5） 和光源临界宽度：⎪⎭⎫⎝⎛+=='1l l a b λβλ （5-6） 从式（5-5）和（5-6）看出，当l'=0时，β=0，则光源的临界宽度b 变为无穷大。
此时，干涉条纹定域在双棱镜的脊棱附近。
b 为有限值时，条纹定域在以下区域内:λαλ-≤b ll ' （5-7）a) 图 1 双棱镜干涉原理图[内容和步骤]1．调整光路，观察和研究双棱镜干涉现象(1) 按图3所示，将光学元件置于光学平台上。
调整光学元件，使其满足同轴等高的要求。
(2) 取l ≈200mm ，l '≈1200mm ，按λ=550nm ，α=30'，n =1.50计算出b 的数值。
光的干涉和干涉仪习题集
第三章 光的干涉和干涉仪3.1在杨氏干涉实验中，若两小孔距离为0.4mm,观察屏至小孔所在平面距离为100cm,在观察屏上测得干涉条纹的间距为1.5mm,试求所用光波的波长。
3.2波长为589.3的钠光照射在一双缝上，在距双缝100cm 的观察屏上测量20个条纹宽2.4cm,试计算双缝之间的距离。
3.3设双缝间距为1mm,双缝离观察屏为1m ，用钠光灯做光源，钠光灯发出波长为1λ＝589nm 和2λ=589.6nm 两种单色光，问两种单色光各自的第10级条纹之间的距离是多少？3.4在杨氏实验中，两小孔距离为1mm ，观察屏离小孔的距离为50cm 。
当用一片折射率为1.58的透明薄片贴住其中一个小孔时，发现屏上的条纹移动了0.5cm ，试决定该薄片的厚度。
4题图3.5一个长30mm 的充以空气的气室置于杨氏装置中的一个小孔前，在观察屏上观察到稳定的干涉条纹系。
然后抽出气室中空气，注入其中气体，发现条纹系移动25个条纹。
已知照明光波波长λ=656.28nm ，空气折射率n=1.000276，试求注入气室内的气体的折射率。
3.6 菲涅耳双面镜实验中。
单色光波长500 nm ，光源和观察屏到双面镜交线的距离分别为0.5m 和1.5m ，双面镜的夹角为rad 310-，试求(1)观察屏上条纹的间距；(2)屏上最多可看到多少亮条纹?3.7菲涅耳双面镜实验中，光源和观察屏到双棱镜的距离分别为10 cm 和90 cm ，观察屏上条纹间距为2 mm ．单色光波长589.3nm ，计算双棱镜的折射角(已知双棱镜的折射率为l.52)。
3.8比累对切透镜实验中，透镜焦距为20cm ，两半透镜横向间距为O.5 mm ，光源和观察屏到透镜的距离分别为40cm 和lm ，光源发出的单色光波长为500 nm ，求条纹间距。
3.9在图所示的洛埃透镜实验中，光源到观察屏的垂直距离为1.5m ，到洛埃镜面的垂直距离为2mm ，罗埃镜长40cm ，置于光源和屏之间的中央。
双棱镜干涉实验的几个问题的讨论
双棱镜干涉实验的几个问题的讨论摘要:对双棱镜干涉实验中双棱镜的光学原理进行较深入的分析；测量两虚光源间距离的新方法；干涉条纹的可见度的讨论；实验中光强不均匀分布的分析。
关键词:虚光源折射率干涉条纹可见度光强均匀分布引 言：菲涅耳双棱镜实验是除杨氏双缝干涉实验以外的另一种分波阵面干涉实验，菲涅耳发明的双棱镜虽然制作简单、价格低廉, 但它不仅在历史上有重要的意义，而且能利用它观察有趣的光学现象。
用双棱镜观察光的干涉,并测量钠光波长是一个典型、重要的光学实验, 它对理解光的波动性具有重要的意义。
通过大量的实验，发现以下几个方面的问题，进行讨论与研究。
1.测量两虚光源间距离的新方法在双棱镜干涉测钠光波长的实验中，实验结果的误差较大，为减小实验误差，通过大量的实验，总结出影响实验精确的关键量—两虚光源之间的距离。
实验中首先测量干涉条纹宽度X ∆及虚光源所在平面与观察屏之间的距离D ，然后测两虚光源之间的距离d ，实验所用光波波长λ可由公式： X D d ∆=λ (d<<D)算出。
由于X ∆很小，实验时用测微目镜多个干涉条纹宽度的平均值，又因d<<D ，D 1也是一个很小的量，因此X ∆与D 的相对误差较小，而对两虚光源之间的距离d 的测量长生的误差较大，且不易发现误差。
d 是一个间接测得量，我们想办法找出一个与d 有关的直接测得量，用直接测得量的值迅速准确检验两虚光源之间的距离d 测得结果的好坏。
双棱镜干涉实验装置如图1所示，图中M 、S 、B 、O 分别为光源、狭缝、双棱镜、测微目镜的位置，d 表示两虚光源1S 和2S 之间的距离，两虚光源的位置近似地在狭缝S 的平面内，狭缝与双棱镜之间的距离用L 表示，其值可由导轨上的米尺直接读出。
两虚光源之间的距离d 是用凸透镜采用两次成像法测出的，其中放大像之间距为1d ，缩小像的间距为2d ，由公式21d d d ：可算出d 值。
我们先固定光源M 和狭缝S 的距离，通过改变双棱镜的位置来改变L 值,再通过测量21,d d 后算出d 值，把d 随L 的变化关系列表如下:当L>7cm时，由于滑座体的限制无法进行测量；当L>35cm时，由于干涉条纹过宽，测量值误差过大，故弃之。
菲涅耳双棱镜干涉实验的计算与讨论第一期
U0/ L1exp{ - jkL1/ 2[ (n - 1) △0 /L0 ]2} 3 exp{jk/ 2L1 [ x - ( n - 1) △0L1/ L0 ]2 } x > 0
=
⑥
U0/ L1exp{ - jkL1/ 2[ (n - 1) △0 /L0 ]2} 3 exp{jk/ 2L1 [ x + ( n - 1) △0L1/ L0 ]2 } x < 0
实验的测量 .
关键词 : 双棱镜干涉 ; 实验测量 ; 物理量计算
中图分类号 : O436. 1
文献标识码 : A
文章编号 : 1673 - 260X (2006) 05 - 0015 - 02
在普物光学实验教材中 , 对菲涅耳双棱镜干涉实验都 直接给出物理量的计算公式 , 而对两虚光源间的距离 , 干 涉区域范围 , 干涉条纹间距及干涉条纹的数目均没进行系 统的推导 , 对实验中影响干涉条纹的实验条件也没进行详 细地讨论 . 为了更好地掌握实验原理和实验规律 , 本文采 用几何光学和付里叶 光学方法 先对双 棱镜干 涉进行计 算 , 然后对结果进行讨论 , 进而使我们能够更快更有效地指导 学生调节好干涉装置进行实验的测量 . 1 物理量计算
t = 2 (n - 1) aL1
①
其中 n 为 棱镜 玻璃 折射 率.
将 t 及 L 值 (L = L1 + L2) 代入双 缝干涉间隔 公式 △L = λL/ t 中 ,则得双棱镜干涉相邻条纹间距 :
△L = (L1 + L2)λ/ 2 (n - 1) aL1
②
我们还可用付里叶光学方法对双棱镜干涉进行推导 . (1) 双棱镜的透过率函数 如图二 ,用 Us ( x ,y) 表示双 棱镜前 光振动的 复振 幅 ,用
双棱镜干涉实验中距离参数的分析
双棱镜干涉实验中距离参数的分析
方正华
【期刊名称】《大学物理》
【年(卷),期】2009(028)006
【摘要】分析了双棱镜干涉实验中各光学元件间距离参数的联系及对波长测量误差的影响,在此基础上,对如何适当选择距离参数以提高实验效率提出建议.
【总页数】2页(P24-25)
【作者】方正华
【作者单位】安徽师范大学物理系,安徽,芜湖,241000
【正文语种】中文
【中图分类】O436.1
【相关文献】
1.菲涅耳双棱镜干涉实验中距离参数的研究 [J], 葛松华;唐亚明
2.浅谈"双棱镜干涉实验"的距离参数 [J], 王秀敏
3.双棱镜干涉实验的系统误差分析及修正 [J], 钱维莹;屠志淳
4.双棱镜干涉实验中距离参数的确定 [J], 施振刚;邓晓鹏;谌雄文
5.双棱镜干涉测光波波长实验的快速调节及其误差分析 [J], 黄家敏
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西安工业大学物理光学第二章作业
西安⼯业⼤学物理光学第⼆章作业第⼆章光的⼲涉作业1、在杨⽒⼲涉实验中，两个⼩孔的距离为1mm ，观察屏离⼩孔的垂直距离为1m ，若所⽤光源发出波长为550nm 和600nm 的两种光波，试求：（1）两光波分别形成的条纹间距；（2）两组条纹的第8个亮条纹之间的距离。
2、在杨⽒实验中，两⼩孔距离为1mm ，观察屏离⼩孔的距离为100cm ，当⽤⼀⽚折射率为1.61的透明玻璃贴住其中⼀⼩孔时，发现屏上的条纹系移动了0.5cm ，试决定该薄⽚的厚度。
3、在菲涅⽿双棱镜⼲涉实验中，若双棱镜材料的折射率为1.52，采⽤垂直的激光束（632.8nm ）垂直照射双棱镜，问选⽤顶⾓多⼤的双棱镜可得到间距为0.05mm 的条纹。
4、在洛埃镜⼲涉实验中，光源S 1到观察屏的垂直距离为1.5m ，光源到洛埃镜的垂直距离为2mm 。
洛埃镜长为40cm ，置于光源和屏的中央。
（1）确定屏上看见条纹的区域⼤⼩；（2）若波长为500nm ，条纹间距是多少？在屏上可以看见⼏条条纹？5、在杨⽒⼲涉实验中，准单⾊光的波长宽度为0.05nm ，平均波长为500nm ，问在⼩孔S 1处贴上多厚的玻璃⽚可使P ’点附近的条纹消失？设玻璃的折射率为1.5。
6、在菲涅⽿双⾯镜的夹⾓为1’，双⾯镜交线到光源和屏的距离分别为10cm 和1m 。
设光源发出的光波波长为550nm ，试决定光源的临界宽度和许可宽度。
7、太阳对地球表⾯的张⾓约为0.0093rad ，太阳光的平均波长为550nm，P P ’试计算地球表⾯的相⼲⾯积。
8、在平⾏平板⼲涉装置中，平板置于空⽓中，其折射率为1.5，观察望远镜的轴与平板垂直。
试计算从反射光⽅向和透射光⽅向观察到的条纹的可见度。
9、在平⾏平板⼲涉装置中，若照明光波的波长为600nm，平板的厚度为2mm，折射率为1.5，其下表⾯涂上⾼折射率（1.5）材料。
试问：（1）在反射光⽅向观察到的⼲涉圆环条纹的中⼼是亮斑还是暗斑？（2）由中⼼向外计算，第10个亮环的半径是多少？（f=20cm）（3）第10个亮环处的条纹间距是多少？10、检验平⾏平板厚度均匀性的装置中，D是⽤来限制平板受照⾯积的光阑。
菲涅耳双棱镜干涉实验指导书
实验五 菲涅耳双棱镜干涉[实验目的]1． 观察和研究菲涅耳双棱镜产生的干涉现象； 2． 测量干涉滤光片的透射波长(λ0)。
[仪器和装置]白炽灯，干涉滤光片，可调狭缝，柱面镜，菲涅耳双棱镜，双胶合成像物镜，测微目镜。
[实验原理]如图1a 所示，菲涅耳双棱镜装置由两个相同的棱镜组成。
两个棱镜的折射角α很小，一般约为5 ~ 30'。
从点（或缝）光源S 发出的一束光，经双棱镜折射后分为两束。
从图中可以看出，这两折射光波如同从棱镜形成的两个虚像S 1和S 2发出的一样。
S 1和S 2构成两相干光源，在两光波的迭加区产生干涉。
a、从图1b 看出，若棱镜的折射率为n ，则两虚像S 1、S 2之间的距离a n l d )1(2-= （5-1）干涉条纹的间距λan l l l e )1(2'-+=（5-2）式中，λ为光波的波长。
对于玻璃材料的双棱镜有n =1.50，则λal l l e '+=（5-3） 可得到e l l la'+=λ （5-4） 在迭加区内放置观察屏E ，就可接收到平行于脊棱的等距直线条纹。
若用白光照明，可接收到彩色条纹。
对于扩展光源，由图2可导出干涉孔径角：''l l al +=β （5-5） 和光源临界宽度：⎪⎭⎫⎝⎛+=='1l l a b λβλ （5-6） 从式（5-5）和（5-6）看出，当l'=0时，β=0，则光源的临界宽度b 变为无穷大。
此时，干涉条纹定域在双棱镜的脊棱附近。
b 为有限值时，条纹定域在以下区域内:λαλ-≤b ll ' （5-7）a) 图 1 双棱镜干涉原理图[内容和步骤]1．调整光路，观察和研究双棱镜干涉现象(1) 按图3所示，将光学元件置于光学平台上。
调整光学元件，使其满足同轴等高的要求。
(2) 取l ≈200mm ，l '≈1200mm ，按λ=550nm ，α=30'，n =1.50计算出b 的数值。
用双棱镜干涉法测量光波波长的实验研究
用双棱镜干涉法测量光波波长的实验研究刘竹琴;曹冬梅【摘要】双棱镜干涉法测量光波波长实验中有许多可变量,它们对实验的结果都有不同程度的影响,因此选取适当的实验参量对做好本实验很重要.本文通过实验的方法,重点讨论了狭缝的宽度对实验结果的影响和狭缝到双棱镜之间的距离对相关参量的影响,并给出了最佳参量的选择,以便实现实验结果的精确化.【期刊名称】《延安大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2013(032)001【总页数】4页(P25-27,30)【关键词】双棱镜干涉;狭缝宽度;虚光源距离;实验研究【作者】刘竹琴;曹冬梅【作者单位】延安大学物理与电子信息学院,陕西延安716000【正文语种】中文【中图分类】O43双棱镜干涉实验是理工科院校基础物理实验课中普遍开设的一个实验项目［1，2］，用此实验来测定入射光源的光波波长，具有典型性和代表性。
同时此实验中各个元件相对位置的摆放及有关元件参量的选择会影响到实验结果［3－5］。
因此，设计并研究出有利于对此实验精确度实现的，切实可行的实验方案有重要的意义。
本文重点探究狭缝的宽度、双棱镜到狭缝的距离对实验现象及实验结果的影响。
双棱镜干涉实验是利用双棱镜分割波阵面来产生两束相干光的，在历史上这个实验曾是证明光的波动性的典型实验。
实验装置如图1所示，准单色光源M发出的光，照明一个取向和缝宽均可调的狭缝S，使S成为一个线光源，经双棱镜折射后，成为两束相互重叠的光束，它们好像是由与狭缝处于同一平面上的两个虚像S1和S2发出的一样。
由于这两束光来自同一光源，与杨氏双缝干涉实验相似，满足相干条件，因而在该两束光的交叠区域内产生干涉现象。
如果将光屏或测微目镜置于干涉区域中的任何地方，则光屏上或测微目镜的分划板上将出现明暗交替的干涉条纹［6－8］。
设入射光的波长为λ，两虚光源S1和S2的距离为d′，虚光源所在的平面（近似在光源狭缝S的平面）到观察屏P的距离为d，且d′≪d，相邻两个干涉条纹间距为△x。
研究性报告-菲涅尔双棱镜干涉实验的改进及误差分析
大学物理实验研究性报告菲涅尔双棱镜干涉实验的改进及误差分析作者：12071112***北京航空航天大学2013.12.12摘要本文通过对菲涅尔双棱镜干涉测波长实验的改进，进行误差分析及讨论，运用数学工具对观测数据做出科学的分析处理，获得正确的结论，提高了实验能力和运用误差理论来处理实验数据的能力。
关键字：菲涅尔双棱镜焦距成像改进AbstractI ’ll focus on error analyses and further discussion in this essay through my improvements for Fresnel biprism interference experiment. As a consequence we acquired more accurate conclusions and advance our experimental skill in error analyses, in the assist of error theory and other mathematical methods.Key words: Fresnel biprism ，focal length ，formation of image，improvement目录一、实验原理 (3)二、实验仪器 (5)三、实验步骤 (5)（1）各光学元件的共轴调节 (5)（2）波长的测量 (5)四、主要数据结果记录及分析 (5)1、原始数据 (5)2、数据处理 (6)1）用一元二次线性回归方程计算∆x (6)2）计算波长 (6)3）不确定度的计算 (6)五、实验误差分析及改进 (7)1、扩束镜对虚光源s1，s2位置变化影响 (7)2、探究测微目镜位置选择对实验误差的影响 (8)六、实验误差分析及改进的意义 (9)附录 (10)参考文献 (10)原始数据照片 (11)一、实验原理两束光波产生干涉的必要条件是：1、频率相同；2、振动方向相同；3、位相差恒定。
7菲涅耳双棱镜干涉实验
菲涅耳双棱镜干涉实验一、实验目的了解菲涅耳双棱镜干涉的原理，掌握用这种棱镜来测量波长的方法 二、实验仪器菲涅耳双棱镜 读数显微镜 会聚透镜 狭缝屏 光具座 氦氖激光器 三、实验原理菲涅耳双棱镜是利用分波前的方法实现干涉的常用器件。
它是由玻璃制成的等腰三角棱镜，有两个小的约为1℃锐角和一个大的钝角。
从狭缝S 出射光束经过双棱镜的折射产生狭缝的两个虚光源1S 和2S ，它们是相干光源。
经过双棱镜的两束折射光在重合区域将发生干涉，结果在屏上形成明暗相间的直线形的干涉条纹。
任意相邻的两亮纹或者暗纹之间的间隔δ是：λδdD =上式中D 为虚光源到屏之间的距离，d 为两虚光源的间距，λ是光源的波长。
由此可知，我们只要测定D d δ就可测出光源的波长。
四、实验步骤1. 先将激光束调节到与导轨的棱脊相平行：移动观察屏调节激光束的俯仰角度使得在观察屏的光斑位置不发生变化。
2. 然后将读数显微镜安装到导轨上使得激光光斑落在物镜的中央位置。
3. 接着将透镜安装到导轨上使激光光斑落在物镜的位置不变就说明它们共轴。
4. 再将狭缝添置到导轨上，最后把双棱镜安装到导轨上，让双棱镜的平面正对激光束，倘若反射的光斑从原路返回，则说明光束是垂直入射的，水平调节支架的底座使得双棱镜平分激光束。
5. 现在要做的工作就是将激光器换成钠光灯，再做微调就可以精确对准了。
6. 将狭缝调小些，调节三棱镜的棱边与狭缝严格平行，此时可从读数显微镜里头看到直线状明暗相间的干涉条纹。
7. 移动透镜让狭缝的虚像经透镜成两次像，测出两次所称像的间隔分别为l 和'l ，则虚光源的间隔'll d =。
8. 测好虚光源的间隔数据后，将会聚透镜放置在狭缝的前面可使得光线更为集中入射到狭缝，并将读数显微镜的叉丝其中一条旋转到与干涉条纹相平行，记下读数显微镜的位置。
9. 进行测量，每隔5条暗条纹测一次，并记下相应的读数，多读几个数据。
10. 挪去双棱镜，移动读数显微镜靠近狭缝知道看清狭缝的边缘，记下此时的读数显微镜的位置，那么狭缝离干涉条纹形成位置的距离就等于这两次读数显微镜位置的差值的绝对值。
菲涅尔双棱镜干涉实验中双棱镜两种放置方法的讨论
菲涅尔双棱镜干涉实验中双棱镜两种放置方法的讨论
葛松华;唐亚明
【期刊名称】《大学物理实验》
【年(卷),期】2012(025)001
【摘要】在菲涅尔双棱镜干涉实验中,双棱镜有两种不同的放置方法,分析了这两种放置方法中两虚光源的距离、干涉区域范围、干涉条纹间距、干涉条纹数目应相同,因而得到双棱镜的两种放置方法是等价的结论。
【总页数】3页(P35-37)
【作者】葛松华;唐亚明
【作者单位】青岛科技大学,山东青岛266042;青岛科技大学,山东青岛266042【正文语种】中文
【中图分类】O436
【相关文献】
1.菲涅耳双棱镜干涉实验中虚光源位置的讨论 [J], 葛松华;唐亚明
2.关于菲涅耳双棱镜实验中干涉条纹的可见度 [J], 杜珊
3.菲涅尔双棱镜干涉实验中凸透镜的选择 [J], 张建秋;李成龙
4.用光线追迹方法仿真菲涅尔双棱镜干涉实验 [J], 董键;崔秀芝
5.菲涅耳双棱镜干涉实验的计算与讨论 [J], 周淑娴
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Discussiononthedistance-parameterinFresneldoubleprism experiment
GESong-hua, TANGYa-ming
(CollegeofMathematicsandPhysics, QingdaoUniversityofScienceandTechnology, Qingdao, Shandong 266042, China)
栅的理论分析 [ J] .河南科技大学学报 (自 然科学版 ), 2006, 27(2):94 -95. [ 5] 类成新 .高 质 量 全息 光 栅实 验 系统 研 究 [ J] .大 学物 理 , 2008, 27(8):35 -37. [ 6] 黄翀 , 欧阳 艳东 .多维 全息 θ调 制板 制作 新技 术 [ J] . 汕头大学学报 (自然科学版 ), 2Biblioteka 02, 17(1):69 -72.
要求 .由上可见 , 距离参数决定了屏幕上干涉条纹的
间距和干涉条纹的数目 .
4 实验结果
如上所述 , 实验中取适当的距离参数 a和 b, 要 考虑到虚光源的成像 、干涉条纹数目 、干涉条纹的间 距 、干涉条纹的清晰程度等问题 .在实验中采用钠光 灯为光源 , 使用的凸透镜焦距 f=100.0 mm, 选择的 距离参数 a≈150 mm, b≈300 mm, 调节光路和光学 器件 , 在测微目镜中 观察到近 20条 清晰的干 涉条 纹 , 图 2是从测微目镜中拍摄的干涉条纹图样 , 进行 一系列测量 , 记录实验数据见表 3.
由表 2可见 , 如果 b较小 , 则干涉区域也较小 , 条纹较密 , 不易测量 .如果 b增大 , 则干涉区域也增 大 , 条纹的间距增大 , 带来的问题是干涉条纹变暗 , 会影响条纹间距的测量 .可见选择适当的距离 b也 是需要充分考虑的 .
同样可以在 实验中观察到式 (9)的正确性 , 并 认为在上述实验条件下 , 取 b≈300 mm为最佳值 .
收稿日期 :2009 -06 -17;修回日期 :2009 -10 -27 作者简介 :葛松华 (1955— ), 男 , 山东高密人 , 青岛科技大学数理学院教授 , 硕士 , 主要从事大学物理实验教学与研究工作 .
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大 学 物 理
第 29卷
到双棱镜的光强变弱 , 干涉条纹变暗 , 会影响条纹间 距的测量 .并且在测量虚光源间距时 , 可能会无法看 到放大的像等 .因此选择适当的距离 a是十分必要 的.
中参考 .
1 狭缝与双棱镜 的距离
设直角棱镜的折射率为 n, 顶角为 A, 单色光以
入射角 i入射到棱镜上 , 偏向角 δ与入射角 i的一般 表达式为[ 3]
δ=arcsin n2 -sin2isinA-cosAsini+i-A(2)
实验中 , 满足 A和 i都非常小的条件 , 且略去二阶无
穷小量 , 则有
区域 2x, 见表 2.
表 2 干涉区域计算值
b/mm 100 2x/mm 1.323
200 2.646
300 3.969
400 5.291
500 6.615
Δx=2 aAa+nb-1
λ=2A
λ n-1
1 +ba (10)
由式 (10)可见 , 对于一定的双棱镜和光源而言 , b和
a的比 值决 定了干 涉条纹 的间距 , 例 如取 a=150
mm, b=300 mm, 其他参数仍取上面的数值 , 计算可
得 Δx=0.196 mm, 这与我们的实验结果 Δx=0.207 mm符合较好 .
由式 (1)和式 (9)可得测微目镜中可观察到的
干涉条纹数目
k=Δ2xx=2A2 nλn-1
ab a+b
(11)
仍取上面的数据 , 计算可得
k=20.2
这满足实验中要调出十几个清晰的干涉条纹的测量
δ≈A n-1
(3)
由图 1可得
tanδ=2da
(4)
即
d=2atanδ≈2aδ=2A n-1 a
(5)
式 (5)即为两虚光源的间距 d与狭缝到双棱镜的距
离 a的关系式 .实验中使用的凸透镜焦距 f=100.0
mm, 双棱镜是以冕玻璃 (K9 )材料制成的 , 对钠黄光 (λ=589.3 nm)的折射率 n=1.516, 根据生产厂家 提供的数据 A=0.5°, 对于不同的 a值计算出相应
的 d值 , 见表 1.
表 1 两虚光源间距计算值
a/mm 50 d/mm 0.451
100 0.901
150 1.352
200 1.802
250 2.253
实验中 , 如果 a较小 , 则 d也较小 , 在测微目镜 中观察到的条纹数目就会较少 , 达不到出现十几个 干涉条纹的实验要求 .并且在用二次成像法测虚光 源间距时 , 由于两虚光源间距太小 , 不容易分辨出缩 小的像 .如果 a增大 , 则 d增大 , 带来的问题是入射
关键词 :菲涅耳双棱镜 ;干 涉 ;距离参数 中图分类号 :O 436.1 文献标识码 :A 文章编号 :1000-0712(2010)04- 0043-03
菲涅耳双棱镜实验是利用分波阵面法产生相干
光的干涉实验 .菲涅耳双棱镜可以看成是由两个顶
角很小 (0.5°左右 )的直角棱镜底边相接而成 , 借助
[ 2] 陈 家 璧 , 苏显 渝 .光 学信 息 技 术原 理 及应 用 [ M] .北 京 :高等教育出版社 , 2004:268 -269.
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第 29卷第 4期 2010年 4月
大 学 物 理 COLLEGE PHYSICS
Vol.29 No.4 Apr.201 0
菲涅耳双棱镜干涉实验中距离参数的研究
葛松华 , 唐亚明
(青岛科技大学 数理学院 , 山东 青岛 266042)
摘要 :讨论了菲涅耳双棱镜实验中距离 参数对 两虚 光源距 离和 干涉 区域的 影响 , 得 到干涉 条纹 间距与 距离 参数 的关系 式 , 并给出实验中距离参数的推荐值 .理论分析与实验数据符合较好 .
棱镜界面的两次折射 .可将光源 S(单缝 )发出的光
线分成两束相干光 , 于是在它们的重叠的区域内产
生干涉 . 根据两相邻干涉条纹的间距公式 [ 1]
Δx=ad+bλ
(1)
通过测量干涉条纹的间距 Δx、两虚光源 S1和 S2的距 离 d(并可以认为 S1和 S2与 S近似共面[ 2] )、狭缝与 双棱镜的距离 a以及双棱镜到观察屏的距离 b, 计算
3 150.6 302.4 1.332 2.059
4 150.9 301.5 1.336 2.067
5 150.4 302.0 1.339 2.070
平均值
150.6 302.1 1.336 2.066
由表 3的实验数据 , 根据式 (1)计算可得光源的
第 4期
葛松华 , 等 :菲涅耳双棱镜干涉实验中距离参数的研究
Abstract:Anewmethodoffabricatingholographicθmodulationboardisproposed.Thefilterisavailableto allowonly±1 frequencyspectrumtopassinthespatialfilteringopticalsystem, thustwooverlappingone-dimensionalgratingimagesandthesinusoidalinterferencefringesontheoutputplaneareobtainedwhenaparallelmonochromaticbeamoflaserlightfocusesontheinputplane.Three-equal-timeexposalisnecessarytorecordthefiguresofinterferencefringeswiththreedifferentdirectionsbyusingarotatablebracketwithhollowtemplateandholographicplate, thustheθmodulationboardisdone.
Studyoffabricationofholographicθmodulationboard basedonspatialfilteringmethod
ZHONGMing-li
(DepartmentofPhysicsandElectronicScience, WeifangUniversity, Weifang, Shandong261061, China)
=2arcsin
nsinA 2
-A
(7)
因为 i0非常小 , 所以有 i0 ≈nA 2
(8)
由于入射角 i0对应的是最小偏向角 δmin, 对于大 于入射角 i0的入射光线来说 , 其偏向角都大于最小 偏向角 δmin, 通过棱镜的光线在 P点以上 .对于小于
入射角 i0的入射光线来说 , 可以认为光线垂直入射 到双棱镜上到达 O点附近 .设 OP之间的距离为 x,
[ 2] 吕 斯骅 .基 础物 理实 验 [ M] .北京 :北 京大 学 出版 社 , 20 00:15 8-15 9.
[ 3] 葛松华 , 唐亚明 .大学物理基 础实验 [ M] .北京 :化学工 业出版社 , 2008:137-141.
[ 4] 郭永 康 .光学 [ M] .北 京 :高 等 教育 出 版社 , 2005:2628.
出入射光的波长 λ(参见图 1).