菲涅尔干涉实验报告

菲涅尔干涉测钠光波长

【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。

（3）通过观察双棱镜产生的双光束干涉现象，理解产生干涉的条件。

（4）学习测微目镜的使用及测量。

【实验仪器】

光源、双棱镜、可调狭缝、凸透镜、观察屏、光具座、测微目镜。

【实验原理】

菲涅耳双棱镜可以看作是由两块底面相接、棱角很小（约为 1°）的直角棱镜合成。若置单色狭条光源S0于双棱镜的正前方，则从S0 射来的光束通过双棱镜的折射后，变为两束相重叠的光，这两束光仿佛是从光源S0的两个虚象S1 及S2 射出的一样（见图1）。由于S1 和S2 是两个相干光源，所以若在两束光相重叠的区域内放一屏，即可观察到明暗相间的干涉条纹。

设a代表两虚光源和间的距离，D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Q的距离，且a《D，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：

(12-1)

上式表明，只要测出a、D和ΔX，就可算出光波波长。

文本框:
图12-2 双棱镜B外形结构图由于干涉条纹宽度ΔX很小，必须使用测微目镜进行测量．两虚光源间的距离a，可用一已知焦距为f的会聚透镜L，置于双棱镜与测微目镜之间,如图12-3所示，由透镜两次成像法求得．只要使测微目镜到狭缝的距离大于4f，前后移动透镜，就可以在透镜的两个不同位置上从测微目镜中看到两虚光源和经透镜所成的实像，其中之一为放大的实像，另一个为缩小的实像．如果分别测得两放大像的间距，和两缩小像的间距，则根据下式

a= (12-2)

即可求得两虚光源之间的距离a ．

图12-3 双棱镜干涉实验装置

【实验内容】

实验步骤

(1) 仪器调节

① 粗调

将缝的位置放好，调至竖直，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。干涉条纹的调整:要通过测微目镜看到清晰的干涉条纹，实验中必须满足两个条件：① 狭缝宽度足够窄，以使缝宽上相应各点为相干光，具有良好的条纹视见度。但狭缝不能过窄，过窄光强太弱，同样无法观察到干涉条纹。② 棱镜的脊背必须与狭缝的取向相互平行，否则缝的上下相应各点光源的干涉条纹互相错位叠加，降低条纹视见度，也无法观察到干涉条纹。

(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Δx

② 用共轭法测量两虚光源S1 和S2 的距离d

③ 测量狭缝到测微目镜叉丝的距离D

【实验数据】

1 的测量

则平均=0.242mm

2 d的测量

d1平均=2.330mm

d2平均=1.280mm

3 D=50.70CM

4 不确定度的计算

则

【实验反思】

1. 测量前仪器调节应达到什么要求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

宽度。

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=(d1*d2)1/2 或利用波长λ已知的激光作光源，则d=(D/Δx)λ

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。

【误差分析】

1．测双缝到屏的距离带来的误差

（1）可通过选用mm刻度尺，进行多次测量求平均值的办法减小误差．

(2)通过测量多条亮条纹间的距离来减小测量误差．

2．测条纹间距Δx带来的误差．

(1)干涉条纹没有调到最清晰的程度．

(2)分划板刻线与干涉条纹不平行，中心刻线没有恰好位于条纹中心．

(3)测量多条亮条纹间距离时读数不准确．

【注意事项】

1.调节双缝干涉仪时，要注意调节光源的高度，使它发出的一束光能够沿着遮光筒的轴线把屏照亮.

2.放置单缝和双缝时，缝要相互平行，中心大致位于遮光筒的轴线上.

3.调节测量头时，应使分划板中心刻线和条纹的中心对齐，记清此时手轮上的读数，转动测量头，使分划板中心刻线和另一条纹的中心对齐，记下此时手轮上的读数，两次读数之差就表示这两条纹间的距离.

4.不要直接测Δx，要测几个条纹的间距计算得Δx，这样可以减小误差.

5．调节的基本依据是：照在像屏上的光很弱，主要原因是灯丝与单缝、双缝、测量头与遮光筒不共轴所致；干涉条纹不清晰一般是因为单缝与双缝不平行．

第二篇：等候干涉与应用实验报告

等厚干涉——牛顿环示范报告

【实验目的】

(1)用牛顿环观察和分析等厚干涉现象；

(2)学习利用干涉现象测量透镜的曲率半径；

(3)学会使用读数显微镜测距。

【实验原理】

在一块平面玻璃上安放上一焦距很大的平凸透镜，使其凸面与平面相接触，在接触点附近就形成一层空气膜。当用一平行的准单色光垂直照射时，在空气膜上表面反射的光束和下表面反射的光束在膜上表面相遇相干，形成以接触点为圆心的明暗相间的环状干涉图样，称为牛顿环，其光路示意图如图。

如果已知入射光波长，并测得第级暗环的半径，则可求得透镜的曲率半径。但实际测量时，由于透镜和平面玻璃接触时，接触点有压力产生形变或有微尘产生附加光程差，使得干涉条纹的圆心和环级确定困难。用直径、，有

此为计算用的公式，它与附加厚光程差、圆心位置、绝对级次无关，克服了由这些因素带来的系统误差，并且、可以是弦长。

【实验仪器】

JCD3型读数显微镜，牛顿环，钠光灯，凸透镜(包括三爪式透镜夹和固定滑座)。

【实验内容】

1、调整测量装置

按光学实验常用仪器的读数显微镜使用说明进行调整。调整时注意：

(1)调节45⁰玻片，使显微镜视场中亮度最大，这时，基本上满足入射光垂直于透镜的要求(下部反光镜不要让反射光到上面去)。

(2)因反射光干涉条纹产生在空气薄膜的上表面，显微镜应对上表面调焦才能找到清晰的干涉图像。

(3)调焦时，显微镜筒应自下而上缓慢地上升，直到看清楚干涉条纹时为止，往下移动显微镜筒时，眼睛一定要离开目镜侧视，防止镜筒压坏牛顿环。

(4)牛顿环三个压紧螺丝不能压得很紧，两个表面要用擦镜纸擦拭干净。

2、观察牛顿环的干涉图样

（1）调整牛顿环仪的三个调节螺丝，在自然光照射下能观察到牛顿环的干涉图样，并将干涉条纹的中心移到牛顿环仪的中心附近。调节螺丝不能太紧，以免中心暗斑太大，甚至损坏牛顿环仪。

（2）把牛顿环仪置于显微镜的正下方，使单色光源与读数显微镜上45°角的反射透明玻璃片等高，旋转反射透明玻璃，直至从目镜中能看到明亮均匀的光照。

（3）调节读数显微镜的目镜，使十字叉丝清晰；自下而上调节物镜直至观察到清晰的干涉图样。移动牛顿环仪，使中心暗斑（或亮斑）位于视域中心，调节目镜系统，使叉丝横丝与读数显微镜的标尺平行，消除视差。平移读数显微镜，观察待测的各环左右是否都在读数显微镜的读数范围之内。

3、测量牛顿环的直径

（1）选取要测量的m和n(各5环)，如取m为55，50，45，40，35，n为30，25，20，15，10。

（2）转动鼓轮。先使镜筒向左移动，顺序数到55环，再向右转到50 环，使叉丝尽量对准干涉条纹的中心，记录读数。然后继续转动测微鼓轮，使叉丝依次与45，40，35，30，25，20，15，10，环对准，顺次记下读数；再继续转动测微鼓轮，使叉丝依次与圆心右10，15，20，25，30，35，40，45，50，55环对准，也顺次记下各环的读数。注意在一次测量过程中，测微鼓轮应沿一个方向旋转，中途不得反转，以免引起回程差。

4、算出各级牛顿环直径的平方值后，用逐差法处理所得数据，求出