双棱镜干涉
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。 实验方法原理
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 S和 S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 dd
λ =∆x 其中 d 为两 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 ∆x = λ ，即可有
1
2
D
D
个虚光源的距离，用共轭法来测，即 d = ；离距的镜目微
dd；D 为虚光源到接收屏之间的距离，在该实验中我们测的是狭缝到测 。量测镜目微∆测 x由，小很
1
2
实验步骤
(1) 仪器调节 ① 粗调
将缝的位置放好，调至坚直，根据缝的位置来调节其他元件的左右和高低位置，使各元件中心大致等高。 ② 细调
根据透镜成像规律用共轭法进行调节。使得狭缝到测微目镜的距离大于透镜的四倍焦距，这样通过移动透镜能够在 测微目镜处找到两次成像。首先将双棱镜拿掉，此时狭缝为物，将放大像缩小像中心调至等高，然后使测微目镜能够接
收到两次成像，最后放入双棱镜，调双棱镜的左右位置，使得两虚光源成像亮度相同，则细调完成。各元件中心基本达
到同轴。
(2) 观察调节干涉条纹
调出清晰的干涉条纹。视场不可太亮，缝不可太宽，同时双棱镜棱脊与狭缝应严格平行。取下透镜，为方便调节可
先将测微目镜移至近处，待调出清晰的干涉条纹后再将测微目镜移到满足大于透镜四倍焦距的位置。
(3) 随着 D 的增加观察干涉条纹的变化规律。 (4) 测量
① 测量条纹间距 ∆x
② 用共轭法测量两虚光源 S和 S的距离 d
1
2
③ 测量狭缝到测微目镜叉丝的距离 D 数据处理
次数 1
2 3 4 5 6
测 ∆x 数据记录
条纹位置
被测条纹数
起始位置 a 终了位置 a′ 8.095 3.575 10 3.554 8.030 3.550 8.184 3.593
8.035 3.573 8.100 3.680 8.080
10 10 10 10 10
mm
|a-a′| 4.520 4.481 4.457 4.550 4.504 4.487
mm
∆x
0.4520 0.4481 0.4457 0.4550 0.4504 0.4487
= 0.44998mm
次数 1
2 3 4 5 6
测 d 数据记录
放大像间距 d
缩小像间距 d
2
|a-a′|
2
2
aa′
1
1|a-a′|
1
1aa′
2
2
7.560 5.771 7.538 5.755 7.520 5.735
2
5.774 7.561 5.766 7.549 5.753 7.515
1.786 1.790 1.772 1.794 1.767 1.780
7.357 6.933 7.381 6.910 7.355 6.951
6.965 7.360 6.968 7.330 6.940 7.360
mm
0.410 0.428 0.413 0.420 0.415 0.409
d= 1.7915mm； d= 0.4158mm
1
测 D 数据记录
狭缝位置 b 1 (1)
A
测微目镜差丝位置 b′ 660
B
D=|b-b′| 659
∆x 的不确定度
u( ) = 0.001329mm； u ( ) =
∆
3
= 0.005770mm；
u
( )
=
1
2
2
u( x) + u
A
2
B
x 0.005921mm。 ( ) =
A
(2) 求 d与 d的不确定度
u( ) = 0.004288mm； u( )
AB
B
= 0.002915mm； B
u( ) = u( ) = u
仪=0.005770mm；
3
( )
A
() + u =
1
= u(d) + u
1
u( ) = A
2
B
d
2
B
0.01003mm；
。
( ) + ( )
2
B
2
(3) 求 D
u( ) = 1mm。
(4)
2
c
2
2
( ) ⎞ ⎛ ( ) ⎞ ⎛ ( ) ⎞ uλ = ⎛uuu× −4 mm；
⎟ + ⎟ + ⎟ = ( )
⎜ ∆x ⎠ ⎜ d ⎠ ⎜ D ⎠ 4.128 10 λ
⎝ ⎝ 2 ⎝ 2 2
其中 ⎜ ⎛ u( ) ⎞ 1 ⎟⎛ = u( ) ⎞
⎜⎜
+⎟⎟
1 ⎛ u( ) ⎞ ×
⎝ d ⎠ 4 ⎝ d ⎠ 4 ⎝ d ⎠
1
2
−5
⎜⎜
=
⎟⎟
1.374 10
mm。
(5) 测量结果
d
-4
由 λ = 求得
λ = 5.87731×10 mm。
D
( )
c
7
U = 2u( )结果表达式为
c
= 2.427 ×10−
λ = λ + U = (5.877 ±
2
mm；包含因子 k = 2 时， λ 的扩展不确定度
×
0.005) 10
−4
mm。
2.
1. 宽度。
测量前仪器调节应达到什么要求?怎样才能调节出清晰的干涉条纹?
答：共轴，狭逢和棱背平行与测微目镜共轴，并适当调节狭逢的 2. 本实验如何测得两虚光源的距离 d?还有其他办法吗? 答：d=(d*d)或利用波长λ已知的激光作光源，则 d=(D/Δx)λ
1/2
1
2
3. 狭缝与测微目镜的距离及与双棱镜的距离改变时，条纹的间距和 数量有何变化?
答：狭缝和测微目镜的距离越近，条纹的间距越窄，数量不变，狭缝 和双棱镜的距离越近，条纹间距越宽，数量越小。
4 . 在同一图内画出相距为 d 虚光源的 S和 S所成的像 d和
1
2
1
d的光路图。
2
双棱镜干涉
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。 实验方法原理
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 S和 S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 dd
λ =∆x 其中 d 为两 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 ∆x = λ ，即可有
1
2
D
D
个虚光源的距离，用共轭法来测，即 d = ；离距的镜目微
dd；D 为虚光源到接收屏之间的距离，在该实验中我们测的是狭缝到测 。量测镜目微∆测 x由，小很
1
2
实验步骤
(1) 仪器调节 ① 粗调
将缝的位置放好，调至坚直，根据缝的位置来调节其他元件的左右和高低位置，使各元件中心大致等高。 ② 细调
根据透镜成像规律用共轭法进行调节。使得狭缝到测微目镜的距离大于透镜的四倍焦距，这样通过移动透镜能够在 测微目镜处找到两次成像。首先将双棱镜拿掉，此时狭缝为物，将放大像缩小像中心调至等高，然后使测微目镜能够接
收到两次成像，最后放入双棱镜，调双棱镜的左右位置，使得两虚光源成像亮度相同，则细调完成。各元件中心基本达
到同轴。
(2) 观察调节干涉条纹
调出清晰的干涉条纹。视场不可太亮，缝不可太宽，同时双棱镜棱脊与狭缝应严格平行。取下透镜，为方便调节可
先将测微目镜移至近处，待调出清晰的干涉条纹后再将测微目镜移到满足大于透镜四倍焦距的位置。
(3) 随着 D 的增加观察干涉条纹的变化规律。 (4) 测量
① 测量条纹间距 ∆x
② 用共轭法测量两虚光源 S和 S的距离 d
1
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③ 测量狭缝到测微目镜叉丝的距离 D 数据处理
次数 1
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测 ∆x 数据记录
条纹位置
被测条纹数
起始位置 a 终了位置 a′ 8.095 3.575 10 3.554 8.030 3.550 8.184 3.593
8.035 3.573 8.100 3.680 8.080
10 10 10 10 10
mm
|a-a′| 4.520 4.481 4.457 4.550 4.504 4.487
mm
∆x
0.4520 0.4481 0.4457 0.4550 0.4504 0.4487
= 0.44998mm
次数 1
2 3 4 5 6
测 d 数据记录
放大像间距 d
缩小像间距 d
2
|a-a′|
2
2
aa′
1
1|a-a′|
1
1aa′
2
2
7.560 5.771 7.538 5.755 7.520 5.735
2
5.774 7.561 5.766 7.549 5.753 7.515
1.786 1.790 1.772 1.794 1.767 1.780
7.357 6.933 7.381 6.910 7.355 6.951
6.965 7.360 6.968 7.330 6.940 7.360
mm
0.410 0.428 0.413 0.420 0.415 0.409
d= 1.7915mm； d= 0.4158mm
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测 D 数据记录
狭缝位置 b 1 (1)
A
测微目镜差丝位置 b′ 660
B
D=|b-b′| 659
∆x 的不确定度
u( ) = 0.001329mm； u ( ) =
∆
3
= 0.005770mm；
u
( )
=
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2
u( x) + u
A
2
B
x 0.005921mm。 ( ) =
A
(2) 求 d与 d的不确定度
u( ) = 0.004288mm； u( )
AB
B
= 0.002915mm； B
u( ) = u( ) = u
仪=0.005770mm；
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( )
A
() + u =
1
= u(d) + u
1
u( ) = A
2
B
d
2
B
0.01003mm；
。
( ) + ( )
2
B
2
(3) 求 D
u( ) = 1mm。
(4)
2
c
2
2
( ) ⎞ ⎛ ( ) ⎞ ⎛ ( ) ⎞ uλ = ⎛uuu× −4 mm；
⎟ + ⎟ + ⎟ = ( )
⎜ ∆x ⎠ ⎜ d ⎠ ⎜ D ⎠ 4.128 10 λ
⎝ ⎝ 2 ⎝ 2 2
其中 ⎜ ⎛ u( ) ⎞ 1 ⎟⎛ = u( ) ⎞
⎜⎜
+⎟⎟
1 ⎛ u( ) ⎞ ×
⎝ d ⎠ 4 ⎝ d ⎠ 4 ⎝ d ⎠
1
2
−5
⎜⎜
=
⎟⎟
1.374 10
mm。
(5) 测量结果
d
-4
由 λ = 求得
λ = 5.87731×10 mm。
D
( )
c
7
U = 2u( )结果表达式为
c
= 2.427 ×10−
λ = λ + U = (5.877 ±
2
mm；包含因子 k = 2 时， λ 的扩展不确定度
×
0.005) 10
−4
mm。
2.
1. 宽度。
测量前仪器调节应达到什么要求?怎样才能调节出清晰的干涉条纹?
答：共轴，狭逢和棱背平行与测微目镜共轴，并适当调节狭逢的 2. 本实验如何测得两虚光源的距离 d?还有其他办法吗? 答：d=(d*d)或利用波长λ已知的激光作光源，则 d=(D/Δx)λ
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3. 狭缝与测微目镜的距离及与双棱镜的距离改变时，条纹的间距和 数量有何变化?
答：狭缝和测微目镜的距离越近，条纹的间距越窄，数量不变，狭缝 和双棱镜的距离越近，条纹间距越宽，数量越小。
4 . 在同一图内画出相距为 d 虚光源的 S和 S所成的像 d和
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d的光路图。
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