钠光菲涅耳双棱镜干涉

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1、第一作者朱君磊学号11151035第二作者侯怡鑫学号11151056基础物理实验研究性报告——钠光菲涅耳双棱镜干涉2012年12月2日摘要法国科学家菲涅耳（AugustinJ.Fresnel）在1826年进行的双棱镜实验证明了光的干涉现象的存在，它不借助光的衍射而形成分波面干涉，用毫米级的测量得到纳米级的精度，其物理思想、实验方法与测量技巧至今仍然值得我们学习。1313目录目录I实验原理2实验仪器4实验步骤5数据记录与处理7一、原始数据记录7二、数据处理7讨论101.误差分析102.可能出现的问题分析103.实验感想10附：原始数据记

2、录单121313实验原理如果两列频率相同的光波沿着几乎相同的方向传播，并且这两列光波的位相差不随时间而变化，那么在两列光波相交的区域内，光强的分布不是均匀的，而是在某些地方表现为加强，在另一些地方表现为减弱(甚至可能为零)，这种现象称为光的干涉。菲涅尔镜双棱镜可以看作是由两块底面相接、棱角很小的直角棱镜合成。若置单色光源S于双棱镜的正前方，则从S射来的光束通过双棱镜的折射后，变成两束相互重叠的光，这两束光放佛是从光源的两个虚像S1和S2是两个相干光源，所以若在两束光想重叠的区域内放置一屏，即可观察到明暗相间的干涉条纹。菲涅耳利用如图1

3、所示装置，获得了双光束的干涉现象．图中双棱镜B是一个分割波前的分束器，它的外形结构如图2所示。将一块平玻璃板的上表面加工成两楔形板，端面与棱脊垂直，楔角较小(一般小于1°).当狭缝S发出的光波投射到双棱镜B上时，借助棱镜界面的两次折射，其波前便分割成两部分，形成沿不同方向传播的两束相干柱波．通过双棱镜观察这两束光，就好像它们是由虚光源S1和S2发出的一样，故在两束光相互交叠区域内产生干涉．如果狭缝的宽度较小且双棱镜的棱脊和光源狭缝平行，便可在光屏Q上观察到平行于狭缝的等间距干涉条纹。双棱镜的干涉条纹图13设代表两虚光源和间的距离，为虚

4、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，任意两条相邻的亮（或暗）条纹间的距离为，则实验所用光波波长可由下式表示：（根据形成明、暗条纹的条件，当光程差为半波长的偶数倍时产生明条纹，当光程差为半波长的奇数倍时产生暗条纹）：(1)上式表明，只要测出、和，就可算出光波波长。13实验仪器双棱镜、可调狭缝、凸透镜、观察屏、光具座、测微目镜、钠光灯、白屏。1、测微目镜简介：测微目镜（又名测微头）一般作为光学精密计量仪器的附件，也可以单独使用，主要用于测量微小长度。如图3所示，测微目镜主要由目镜、分划板、读数鼓轮组成。旋转读

5、数鼓轮，可以推动活动分划板左、右移动；活动分划板与带有毫米刻度的固定分划板紧贴在一起。读数鼓轮圆周上刻有100个等分格，鼓轮每转一圈，活动分划板在垂直于目镜光轴的方向移动，所以鼓轮上每分格表示。测微目镜的结构与读数方法2、测读方法：（1）、调节目镜，看清叉丝（如图3所示）。（2）、转动鼓轮，使叉丝的交点或双线与被测物的像的一边重合，读取一个数，转动鼓轮，使叉丝交点或双线压被测物的的另一边，再读一个数，两数之差即为被测物尺寸。读数时，毫米以下数位从测微鼓轮上读取。读数精确到，估读到。（3）、测量时。鼓轮转动要缓慢，且只能沿一个方向转动测

6、量，如中途的转或从两个方向进行测量，都要造成空回误差，数据无效。还应注意消除目的物与叉丝之间的视差。13实验步骤1.各光学原件的共轴调节（1）调狭缝与凸透镜等高共轴将狭缝贴紧钠光灯放在光具座上，接着依次放上透镜和白屏，用二次成像法使狭缝与透镜等高共轴。2.调整测微目镜、狭缝和透镜等高共轴用测微目镜取代白屏，并置于距离狭缝八十厘米位置上，进一步用二次成像法调至测微目镜叉丝与狭缝、透镜等高共轴。3．调整双棱镜与其他原件等高共轴在狭缝与透镜之间放上双棱镜，止目测粗调二者等高，使得双棱镜到狭缝的距离为二十厘米，上下左右移动双棱镜并转动狭缝，。

7、这时屏上出现两条平行亮线（狭缝像），如两亮线一高一低，表示双棱镜棱脊与狭缝不平行，则要旋转双棱镜使两亮线等高（有的双棱镜固定不可调，则旋转狭缝）；如两亮线一粗亮，一细暗，表示棱镜的棱脊未通过透镜光轴，则应平移双棱镜，使两亮线等宽等亮。4.干涉条纹的调整要通过测微目镜看到清晰的干涉条纹，必须满足四个条件：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；棱镜的背脊反射形成的虚狭缝必须与狭缝的取向互相平行，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，

8、也无法观察到干涉条纹。5、测量条纹间距可直接用测微目镜测出。虚光源间距d用二次成像法测的：当保持物、屏位置不变且间距大于4f时，移动透镜可在其间两个位置成清晰的像，一个是放大像，一个是缩小像。设b为虚光源缩小像之间的间距