用双棱镜测光波波长

用双棱镜测光波波长

一、实验目的：

1、熟练掌握光路的等高共轴技术；

2、观察和描述双棱镜干涉现象及特点，体会如何保证实验条件；

3、用双棱镜测光波波长。

二、实验仪器

钠光灯、光具座、可调单缝狭缝、菲涅耳双棱镜，测微目镜、凸透镜。

三、实验原理

频率相同的光波沿着几乎相同的方向传播，并且它们的相位差不随时间而变化，这两列波在空中相交的区域，光强不均，某些地方加强，另一些地方减弱，这种现象称为光的干涉。

要获得稳定的干涉条纹，必须有满足相干条件的两个相干光源。利用菲涅尔双棱镜产生相干光束是获得相干光源的一种方法。

从光源发出的光，经双棱镜折射后分两束，这两束光好像分别从两个光源S1、S2发出的一样。满足相干条件，则在两束光相遇的空间形成稳定的干涉场在光路中垂直放一光屏，在屏上即可形成明暗相间的干涉条纹。

图一 菲涅尔双棱镜干涉

图二 双棱镜干涉光程差计算图

由图二可知，由s1、s2发出的光线到达P点的光程差为：

Lr2r1

ar12

D2(x)2

2 ar22D2(x)2

2

又a,x0 则

Lr22r122axax r1r2D

若为光源发出的单色光波长，干涉最大和最小的光程差分别为：

明条纹kaxLk0，1，2， 1D(k)暗条纹2

两相邻干涉明或暗条纹的间距为：

xDax aD

x：两相邻条纹之间的间距；

D：虚光源到观察屏间的距离；

a：两虚光源之间的距离。

实验中用凸透镜成像法测a的值：

图三凸透镜成像光路图

实验时，使干涉条纹落在测微目镜分划板上，测条纹间距x和对应的D，用凸透镜成像法测a，代入②式，即可求出的值。

四、实验内容及要求：

1、调节光学元件等高共轴。

调节光源狭缝，双棱镜，测微目镜等高共轴，并使狭缝方向与双棱镜的棱脊沿竖直方向平行。

2、调节出清晰的干涉条纹

开启光源，调节光源的放置位置，并调节光路，使从光源发出的光经过狭缝对称的照到双棱镜棱脊的两侧。

将缝调至适当宽度，微调狭缝的倾角，以从目镜中看到清晰的条纹为准。

3、测x和D

调节缝屏之间的间距适中，固定狭缝，双棱镜，测微目镜位置不变。

移动测微目镜的读数鼓轮，测

测缝、屏之间的距离

4、测a

用凸透镜成像法测虚光源间距a

ua v

5、计算的值，并分析误差，提交完整实验报告。

a

五、实验注意事项

1、调节光路时，狭缝的方向应严格与双棱镜棱脊平行，通过缝的光应对称的照射到棱脊的两侧。

2、在测量“3”与“4”中光源，狭缝及双棱镜的位置保持不变。

3、读条纹间距及虚光源间距时，测微目镜的一条十字叉丝应与条纹或虚光源像平行。

六、课后作业

1、处理实验数据，完成实验报告。

2、为什么狭缝宽度较大时干涉条纹消失。

3、为什么狭缝方向必须与双棱镜棱脊平行才可以看到干涉条纹？

用双棱镜测光波波长

一、实验目的：

1、熟练掌握光路的等高共轴技术；

2、观察和描述双棱镜干涉现象及特点，体会如何保证实验条件；

3、用双棱镜测光波波长。

二、实验仪器

钠光灯、光具座、可调单缝狭缝、菲涅耳双棱镜，测微目镜、凸透镜。

三、实验原理

频率相同的光波沿着几乎相同的方向传播，并且它们的相位差不随时间而变化，这两列波在空中相交的区域，光强不均，某些地方加强，另一些地方减弱，这种现象称为光的干涉。

要获得稳定的干涉条纹，必须有满足相干条件的两个相干光源。利用菲涅尔双棱镜产生相干光束是获得相干光源的一种方法。

从光源发出的光，经双棱镜折射后分两束，这两束光好像分别从两个光源S1、S2发出的一样。满足相干条件，则在两束光相遇的空间形成稳定的干涉场在光路中垂直放一光屏，在屏上即可形成明暗相间的干涉条纹。

图一 菲涅尔双棱镜干涉

图二 双棱镜干涉光程差计算图

由图二可知，由s1、s2发出的光线到达P点的光程差为：

Lr2r1

ar12

D2(x)2

2 ar22D2(x)2

2

又a,x0 则

Lr22r122axax r1r2D

若为光源发出的单色光波长，干涉最大和最小的光程差分别为：

明条纹kaxLk0，1，2， 1D(k)暗条纹2

两相邻干涉明或暗条纹的间距为：

xDax aD

x：两相邻条纹之间的间距；

D：虚光源到观察屏间的距离；

a：两虚光源之间的距离。

实验中用凸透镜成像法测a的值：

图三凸透镜成像光路图

实验时，使干涉条纹落在测微目镜分划板上，测条纹间距x和对应的D，用凸透镜成像法测a，代入②式，即可求出的值。

四、实验内容及要求：

1、调节光学元件等高共轴。

调节光源狭缝，双棱镜，测微目镜等高共轴，并使狭缝方向与双棱镜的棱脊沿竖直方向平行。

2、调节出清晰的干涉条纹

开启光源，调节光源的放置位置，并调节光路，使从光源发出的光经过狭缝对称的照到双棱镜棱脊的两侧。

将缝调至适当宽度，微调狭缝的倾角，以从目镜中看到清晰的条纹为准。

3、测x和D

调节缝屏之间的间距适中，固定狭缝，双棱镜，测微目镜位置不变。

移动测微目镜的读数鼓轮，测

测缝、屏之间的距离

4、测a

用凸透镜成像法测虚光源间距a

ua v

5、计算的值，并分析误差，提交完整实验报告。

a

五、实验注意事项

1、调节光路时，狭缝的方向应严格与双棱镜棱脊平行，通过缝的光应对称的照射到棱脊的两侧。

2、在测量“3”与“4”中光源，狭缝及双棱镜的位置保持不变。

3、读条纹间距及虚光源间距时，测微目镜的一条十字叉丝应与条纹或虚光源像平行。

六、课后作业

1、处理实验数据，完成实验报告。

2、为什么狭缝宽度较大时干涉条纹消失。

3、为什么狭缝方向必须与双棱镜棱脊平行才可以看到干涉条纹？