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《物理实验——钠光d双线波长差测定》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。
1、實驗四精確測量鈉光雙線光譜的間距一、實驗目的認知麥克森干涉儀的應用二、實驗內容（一）測量鈉光雙線光譜的波長（二）測量鈉光雙線光譜的間距三、實驗器材（一）鈉光燈組（六）凸透鏡（二）防震平台（七）減速齒輪（三）可微調反射鏡M1（八）電離合器（四）可移動反射鏡M2（九）直流電源（五）半反射鏡四、實驗步驟圖4.1鈉光雙線光譜實驗示意圖(一)鈉光雙線光譜的波長1.先將反射鏡M2移到10mm的位置，再參考實驗三，第三節第一段（干涉儀的調整）的說明，依步驟調整，直到圓形干涉紋，清晰出現在視野中央為止。2.轉動微調鈕使M2向前移動，當視野中的干涉紋開始移動時，記錄M2的位置
2、d1於表4.1中。3.繼續同方向轉動M2微調鈕，同時連續計算干涉紋自中央散出200條，再次記錄M2的位置d2於表4.1中。4.兩次位置的差直Δd(Δd=d2-d1)，即為100個波長的長度和，將計算值填於表4.1中。5.反覆做三次測量，並計算出波長的平均值<λ>。6.表4.1項次d1(㎜)D2(㎜)Δd(㎜)λ(Α)<λ>123(二)測量鈉光雙線光譜的間距Δλ1.繼續同方向的轉動M2微調鈕，使反射鏡前移，尋找一個干涉紋襯度最小的位置，記錄M2的起使位置d1於表4.2中。2.繼續同方向的轉動M2微調鈕，連續尋找16次干涉紋襯度最小的位置，並記錄每次M2的位置d
3、＃於表二中。3.表4.2項次位置(㎜)項次位置(㎜)Δd(㎜)<Δd>192103114125136147158164.計算：(1)將Δdk=∣dk+8-dk∣及其平均值<Δdk>填於表二中。(2)則干涉紋每次襯度淡化的距離為δ=<Δdk>/8。這就是雙線光譜，兩套干涉紋的拍差節距。(3)將上述節距值帶入公式中，便可求得雙線光譜間距：Δλ=<λ>2/2δ=(5893A)2/2δ=_____________註：本實驗原理如下(1)設雙線光譜中λ2>λ1，λ2與λ1分別產生一套環形干涉條紋，若在兩反射鏡相距為e1時，λ2的第m1階干涉環紋出現，且這時兩套環形干涉
4、條紋正巧發生在第n次的襯度淡化(及環形干涉條紋第n次重疊)，則變數λ2，λ1，m1，e1及n相互之關係如下(m1+n+1/2)λ1＝2e1m1λ2＝2e2(1)同理當兩反射鏡距離增加到e2時，干涉紋(n+1)次的襯度淡化發生，各變數間的關係如下列公式(m2+n+3/2)λ1＝2e2m2λ2＝2e2(2)由上列的式子可得(m2-m1)λ2=2(e2-e1)=2δ(m2-m1+1)λ1=2(e2-e1)=2δ(3)由上式解聯立方程式即可得：λ2-λ1=λ1λ2/2δΔλ=<λ2>2/2δ五、問題（一）請討論實驗時旋轉前進或後退的精確度需要多少才能看到干涉條紋的變
5、化?（二）實驗中有那些因子會影響實驗結果？請一一列出，並估計其影響。（三）試分析本實驗的誤差？(請參閱參考報告對本實驗相關問題作思考，以增加對實驗的了解及深度探索。)六、參考資料（一）E.Hecht,‘Optics,’2nd.ed.(Addison-Wesley,1987),chapter9and12（二）M.BornandE.Wolf,‘PrincipleofOptics’,7th.ed.(Cambridge,1999)chapter7（三）M.V.KlenandT.E.Furtak,‘Optics,’2nd.ed.(Wiley,1986)chapter5
6、and8（四）F.L.Pedrotti,S.T.andL.S.Pedrotti,‘IntroductiontoOptics,’(Prentice,1993),chapter10,11and12七、參考報告(一):本份報告僅供參考(取自於物理90級邵華潔吳柏毅溫柄閎曾至國鄭恪亭一組)(一)實驗裝置：(二)原理：2(l2-l1)cosθ=mλ，當增大l2的長度時，某一θ位置的m會跟著增加，這情形如同從中央生出干涉條紋，當減低l2的長度時，某一θ位置的m會跟著減少，這情形如同干涉條紋向內縮。鈉光為雙線光譜，E1αcos(k1x)，E2αcos(k2x)I=∣E1+
7、E2∣2α{cos(k1x)+cos(k2x)}2α{cos(k1x)*cos((Δk/2)*x)}2P.S.(Δk=k1-k2，k1≒k2)而此情形如同一個個Δk/2的波包，裡面帶著k1的波。所以當移動M2反射鏡時，會觀察到干涉條紋的強度會由明轉暗，再由暗轉明。(三)步驟：1.鈉光雙線光譜的波長(1)先將反射鏡M2移到10mm的位置，再參考實驗五，第三節第一段（干涉儀的調整）的說明，依步驟調整，直到圓形干涉紋，清晰出現在視野中央為止。(2)轉動微調鈕使M2向前移動，當視野中的干涉紋開始移動時，記錄M2的位置d1於表一中。(3)繼續同方向轉動M2微調鈕，同時
8、連續計算干涉紋自中央散出200條，再次記錄M2的位置
