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1、双棱镜干涉,编制:何玉珍,大学物理实验,菲涅耳双棱镜实验是一种分波阵面的干涉实验,实验装置简单,但设计思想巧妙。它通过测量毫米量级的长度,可以推算出小于微米量级的光波波长。 1881年菲涅耳用双棱镜实验和双面镜实验再次证明了光的波动性质,为波动光学奠定了坚实的基础。,双棱镜干涉,实验仪器,实验原理,实验内容,操作要点,数据处理,问题思考,项目,菲涅耳双棱镜可以看作两块底面相接、棱角很小的直角棱镜合成的。当单色狭条光源S0从棱镜正前方照射时,经双棱镜折射,成为两束相重叠的光,它相当于光源S0 的两个虚像S1、S2射出的光(相干光),在两束光相重叠的区域内产生明暗相间的干涉条纹.,实验原理,光源N
2、:HeNe激光器,波长为632.8nm. 括束镜K: HeNe激光器光束扩展。 双棱镜B,测微目镜E(见187页图)。 调整光源照到双棱镜B上,用测微目镜E观察干涉条纹。(测微目镜结构见图S89) 透镜L,插到双棱镜B和测微目镜E之间,用2次成像法测虚光源S1、S2间的距离。 光具座,各个光学元件均插在光具座上。,实验仪器,实验装置,一、学习调节光路,观察干涉条纹,二、根据要求,测量各物理量。,三、根据各物理量值,求得光波长。,实验内容,操作要点一,1、安排好光路。由于采用激光光源,因此,不需要狭缝,而是加一个括束镜K。透镜L先取下。 2、调整激光器的位置,使激光束与光具座的导轨中线重合,并与
3、双棱镜等高。扩束镜与激光同轴。激光束要对称的正射于双棱镜的棱脊上,否则看不到清晰的干涉条纹。 3、观察到清晰的干涉条纹后,即可用测微目镜测量20个条纹的位置坐标。用逐差法计算两明条纹(或暗条纹)的间距。注意,测量过程中双棱镜不得移动。,测微目镜的分划板,可移动分划板,固定分划板,固定分划板有刻度线,移动分划板有读数准线和叉丝,在测微目镜中观察到的干涉条纹,在测量干涉条纹位置坐标时,测微目镜分划板只能沿着一个方向移动,不能来回测量,否则会有回程误差。,4、采用二次成像法测量两虚像S1 、S2 的距离a: 在双棱镜和测微目镜间插入透镜L,移动L,可观察到两个位置成清晰的实像,记录虚光源缩小像的间距
4、 和放大像的间距 ,并测量相应的像距及物距。对应于 和 的像距及物距的关系为: 以上均须测量6次。 5、用米尺测量虚光源到测微目镜分划板(观察屏)间的距离D.,操作要点二,几点说明,1、注意两个虚光源的位置在双棱镜附近,实验中不要测错物距。 2、实验公式中的D值是光源到光屏间的距离,而光屏是测微目镜的分划板,测量时须注意。D可以直接测量,也可以用D=u+v计算,这时D为间接测量量。 3、测量虚光源的距离a时,若无法观察两个虚光源的放大像,则只测两个缩小像的距离及物距、像距,计算a值。 4、测量过程中不能移动双棱镜,否则测得的数据不配套。,数据处理之一,1、根据测得的20个暗条纹的位置坐标,用逐差法计算 值,并计算 值。 提示: 的A类分量计算 设 则,数据处理之二,数据处理之三,实验结果的定性分析,提示:根据实验条件和各物理量的测量方法,定性分析误差来源,说明其对实验结果准确度的影响,问题思考,本实验采用激光光源,若用钠光作光源,双棱镜产生的干涉条纹有无变化?用白光照射时,干涉条纹怎样变化,请描绘出干涉图样。,结束,