实验名称用双棱镜干涉测光波波长

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1、实验名称用双棱镜干涉测光波波长1、进一步掌握同轴等高光路的调节方法。2、观察双棱镜产生的双光束干涉现象，进一步认清光的波动特性。3、学会用双棱镜测量钠光波长的方法。1、掌握同轴等高光路的调节方法。2、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。理论联系实际；实验观察与比较；精讲与指导讨论相结合。3个学时一、前言法国科学家菲涅耳（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。

2、本实验通过用菲涅耳双棱镜对钠光波长的测量，要求掌握光的干涉的有关原理和光学测量的一些基本技巧，特别要学习在光学实验中如何计算测量结果的不确定度。二、教学目的1、进一步掌握同轴等高光路的调节方法。2、观察双棱镜产生的双光束干涉现象，进一步认清光的波动特性。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。三、教学重、难点1、掌握同轴等高光路的调节方法。2、掌握用驻波法和相位比较法测超声波波长的方法。四、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

3、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。菲涅耳利用如图1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和发出的一样，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

4、屏上观察到平行于狭缝的等间距干涉条纹。图1双棱镜的干涉条纹图图2双棱镜B外形结构设代表两虚光源和间的距离，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，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。五、实验仪器双棱镜、可调狭缝、凸透镜、观察屏、光具座、测微目镜。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，

5、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。图3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。

6、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。六、实验步骤与内容1、调节等高共轴实验在光具座上进行。为使钠光灯、狭缝、双棱镜、凸透镜、测微目镜五器件等高共轴，要在光具座上对它们逐一进行调整。（1）调狭缝使之与光源贴近、对正（不要动钠光灯）让钠光均匀照亮整个狭缝，两者中心等高，狭缝垂直于导轨。（2）调凸透镜。让透镜的主光轴与狭缝中心共轴，透镜主光轴平行于光具座的棱脊。具体步骤为：在狭缝后放上透镜，透镜后放上一观察屏。目测

7、粗调透镜与狭缝等高，观测屏与狭缝之间的距离大于，透镜在狭缝与观测屏之间沿光轴移动，观察屏上先后两次出现狭缝的像，一次成大像，一次成小像。比较两次成像中心点的高低，若大像的中心点比小像高，则说明透镜位置偏高，应下降，反之，则说明透镜位置偏低，应上升。此即所谓“大像追小像”。反复调节透镜的高低左右，直到大、小像中心点重合为止。（3）调双棱镜。在狭缝与透镜之间放入双棱镜，止目测粗调二者等高。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，

8、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）调测微目镜。拿走观测屏，以测微目镜占领其位置。调测微目镜高低左右，使之与