菲涅尔干涉实验报告

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1、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市两块底面相接、棱角很小(约为1°)的百角棱镜合成。若置单色狭条光源4于双棱镜的正前方，则从50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50的两个虚象51及52射出的一样（见图1）o由于51和52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

2、的干涉条纹。图1双梭镜干涉光路PDH图2双棱镜千涉光程差计算图设a代表两虚光源S和S2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AX,则实验所用光波波长X可由下式表示：A=-AX(12-1)D上式表明，只要测出a、D和AX,图12-2双棱镜B外形结构图就可算岀光波波长。由于干涉条纹宽度AX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

3、上从测微目镜中看到两虚光源5和S2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仏，和两缩小像的间距〃2,则根据下式a=(12-2)即可求得两虚光源之间的距离a・-£A7/VLV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辘法进行调节。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

4、，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。(1)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

5、视见度，也无法观察到干涉条纹。(2)随着D的增加观察干涉条纹的变化规律。⑷测量①测量条纹间距Ax②用共辘法测量两虚光源S1和S2的距离d③测量狭缝到测微冃镜叉丝的距离D【实验数据】1心的测量第1条亮纹位置2.91mm2.51mm1.22mm第11条亮纹位置15.41mm12.50mm12.47mmAr0.250mm0.251mm0.225mm则心平均屯沁2d的测量D12.350mm2.340mm2.330mmD21.280mm1.284mm1.276mmdl平均=2.330mmd2平均=1.280mm3D=50.70CM“X'd0.242XI.727X104久===586.9nmD51.704

6、不确定度的计算△仪710.01=0.005774（mm）合成不确定度U应==0.007638(m/??)U,、=S上=0.005mmAAXg（AX-AXjS成=1/=1/、=0.005mm3x（3-l）入=(583.26±6.3)(nm)【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冃镜共轴，并适当调节狭逢的宽度。2.木实验如何测得两虚光源的距离d?还有其他办法吗？答：d=(dl*d2)l/2或利用波长入已知的激光作光源，贝!

7、d=(D/Ax)入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

8、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