实验25-2  双棱镜干涉

[实验目的]

1．观察分波阵面干涉—双棱镜干涉现象并研究其定性规律。

2．掌握用干涉法测定钠光灯波长，学习测微目镜的使用，并对测量结果的不确定度进行评定。

[实验仪器]

光具座、钠光灯、狭缝、双棱镜、测微目镜、凸透镜等。

[实验原理]

双棱镜干涉实验在光具座上进行。图25-1是本实验的装置和光路俯视简图。从钠光灯M发出的单色光照亮狭缝S，S作为次级光源照射到双棱镜B上。双棱镜是由两个很小的锐角（约0.5º~1º）和一个很大的钝角（约178º~179º）构成的三棱镜。经过双棱镜后光被折射成两束，即光的波阵面经过双棱镜后被分成前进方向不同的两部分，这两部分波阵面如同从两个虚光源S₁ 、S₂ 直接发出。S_l 、S₂ 即为相干光源，在它们各自发出光束的重叠区域就会产生干涉现象，利用测微目镜F观察和测量重叠区域内干涉条纹的分布。

本实验中，任意相邻两明（或两暗）条纹.的间距为

两虚光源之间的距离d可用二次成像法测量。在双棱镜和测微目镜之间放一凸透镜L，设凸透镜的焦距为f₀ ，在狭缝与双棱镜的距离小于2f₀ ，狭缝与测微目镜分划板之间的距离D>4f₀ ，狭缝、双棱镜和测微目镜位置不变的条件下，只移动凸透镜，当分划板上分别出现两个虚光源的缩小像和放大像时，分别测出两虚光源像之间相应的间距d₁ 和d₂ ，则虚光源的间距

[实验内容及步骤]

一、调整光路。

二、研究双棱镜干涉的定性规律。

三、用测微目镜测量干涉条纹的间距。

四、测量两个虚光源之间的距离d。

[数据表格及数据处理]

 

第二篇：实验十三双棱镜干涉

实验十三双棱镜干涉

一、实验目的

（一）观察双棱镜干涉现象；

（二）利用双棱镜干涉测定单色光的波长。

二、实验器材

氦氖激光器（1套）           扩束透镜（f=5cm）（1个）       双棱镜（1个）

读数显微镜（1台）           透镜夹（3个）    光具座        （1付）

小灯（1个）                太阳眼镜（1付）     光屏（1个）

 三、实验原理与仪器描述

观察光波干涉现象的方法很多，双棱镜干涉是其中之一。双棱镜是一块表面光滑。顶角接近于180°的玻璃棱镜，其顶端的直线称为双棱镜的脊，两侧的表面称为棱面，双棱镜干涉的实验装置如图13-1所示。

                                             

图13-1  双棱镜干涉光路图

从激光光管发出的单色光经扩束透镜扩束后入射在双棱镜的两个棱面上，经棱镜的折射后分成两束光A₁A₂和B₁B₂。在A₂B₂之间的区域内，这两束光互相叠加而形成干涉。

由于激光束有很好的平行性，通过扩束透镜后的光必会聚于透镜的后焦点F上，因此，可以认为入射双棱镜的光束是从位于F的点光源S发射出来的。将A₁A₂向后延长，其交点S₁就是由双棱镜造成的S的虚像点。同样，B₁B₂向后延长的交点S₂也是S的虚象点，由此可以看到，这里的双棱镜干涉相当于以S₁和S₂为双孔的杨氏干涉。我们知道杨氏干涉在屏上形成明暗相间的条纹，相邻两亮条纹或相邻两暗条纹之间的距离为

                                                     (13-1)

式中d是两个虚光源（相当于杨氏干涉实验的两个小孔）S₁和S₂之间的距离，D是虚光源与光屏的距离，λ是光源的波长，由几何光学可推得以下结果：

                           

D=L₁+L₂                                (13-2)

d=L₁                                 (13-3)        

    =（n-1）（π-）                              (13-4)

上式由双棱镜玻璃的折射率n和双棱镜顶角（以弧度为单位）所决定，可称为双棱镜常数。

假设我们测得第一条暗纹至第K+1条暗纹的距离是L_K，则相邻两暗纹的距离为

                                 (13-5)

将（13-2）、（13-3）、各式代入（13-1）式，得到

                 (13-6)

本实验通过测量干涉条纹的距离及各光学元件在光路中的位置，间接测出氦氖激光的波长。

    四、实验方法与步骤

    （1）按图13-1在光具座上顺次摆好各器件。

    （2）调节各器件的位置，使激光束水平射出，与光具座导轨基本平行，通过扩束透镜的中心，入射在双棱镜的脊上。此时应在光屏上看到明暗相间的干涉条纹。

实验表明，入射在双棱镜上的光斑大一点干涉条纹较好。

（3）将读数显微镜放置在光屏后面。适当调节显微镜目镜的焦距使目镜的十字叉丝像清晰，然后调节显微镜物镜的焦距，使显微镜中看到的干涉条纹最清楚。

（4）从读数显微镜上任意选取某条干涉暗纹作为起始第1条暗纹，测出第1条暗纹和第K+1条暗纹的位置P₁和P_K+1，记入实验数据记录表中，重复三次。K应尽可能大些，K取越大测量得出的条纹距离相对误差越小。

（5）在光具座导轨上读出扩束透镜至双棱镜的距离，减去5cm即得L₁，记入表中，再量出双棱镜到光屏的距离L₂，记入表中。

（6）在双棱镜上读取双棱镜常数。

五、注意事项

（1）激光器为贵重仪器，且有高压加在激光管的接头上，做实验过程中要特别小心，注意安全。

（2）测量干涉条纹时应戴上太阳眼镜，避免眼睛直接接受强光照射。

（3）计算时，注意单位要统一。

六、数据处理

由实验数据和关系式L_K=|P_K+1-P₁|算出L_K。由式（13-5）计算出ΔL，再算出平均值，最后由

                               (13-7)

求得波长λ。

表13-1  实验数据记录表

七、 思考题 

1．双棱镜的干涉条纹是由怎样两束光产生的？这两束光为什么能满足相干条件？

   2．使用读数显微镜要注意哪些问题？

http://www.docin.com/p1-574047712.html

http://www.docin.com/p-574021063.html

http://www.docin.com/p-574021062.html

http://www.docin.com/p-574047713.html

01.07

http://www.docin.com/p-574687160.html

http://www.docin.com/p-574687159.html

http://www.docin.com/p-574688189.html

http://www.docin.com/p-574688188.html