激光双棱镜干涉实验研究性报告

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1、北京航咳航夭大摩8E基础物理实验一研究性报告激光双棱镜/劳埃镜干涉实验（分波面法）第一作者：赵麒学号:14271140第二作者：姜惠雯学号:14011142目录摘要2一、实验目的2二、实验原理21、菲涅耳双棱镜干涉22、劳埃镜干涉4三、实验方案51、光源选择52、测量方法53、光路组成6四、实验仪器6五、实验内容61、各光轴元件共轴调节6（1）调节激光束平行于光具座6（2）调双棱镜或劳埃镜与光轴平行7（3）粗调测微目镜和其他元件等高共轴7（4）粗调凸透镜与其他元件等高共轴7（5）用扩束镜使激光束变成点光

2、源7（6）用二次成像法细调凸透镜和测微目镜等高共轴7（7）干涉条纹调整82、波长的测量8（1）测条纹间距Ax8（2）测量虚光源缩小像间距b及透镜物距S8六、数据处理8七、误差分析11八、实验改进建议11九、实验收获及感想13扌商要：两束光波产生干涉的必要条件事：1、频率相同，2、振动方向相同，3、相位差恒定。尽管干涉现象多种多样，但是为了满足上述的相干条件，总是把由同一光源发出的光分为两束或者两束以上的相干光，使它们经过不同的路径再次相遇而产生干涉。产生相干光的方式分为以下两种：分波阵面法和分振幅法。菲

3、涅耳双棱镜干涉和劳埃镜干涉均属于分波面阵法。下面通过对实验结果误差分析，方案改进建议，更好的理解分波阵面法干涉。关键i司：激光干涉、实验误差分析、实验改进一、实验目的1、熟悉掌握等高共轴调节的方法和技术；2、用实验研究菲涅耳双棱镜干涉和劳埃镜干涉并测定单色光波长；3、学习用激光进行实验时的调节方法；4、学会消视差和空程误差。二、实验原理1、菲涅耳双棱镜干涉菲涅耳双棱镜可以看成是有两块底面相接、棱角很小的直角棱镜合成。若置单色光源So于双棱镜的正前方，则从So射来的光束通过双棱镜的折射后，变为两束相重叠的

4、光，这两束光仿佛是从光源So的两个虚像S1和S2射出的一样。由于S1和S2是两个相干光源，所以若在两束光相重叠的区域内放置一个屏，即可观察到明暗相间的干涉条纹。如图所示，设虚光源Si和S2的距离是a,D是虚光源到屏的距离。令P为屏上任意一点，h和a分别为从Si和S2到P点的距离，贝9从%和S2发出的光线到达P点得光程差是：△L二r2-ri令Ni和2分别为Si和S2在屏上的投影,0为N1N2的中点，并设OP二x,则从△SiNiP及厶S2N2P得:r=D2+(X冷$两式相减，得：听ri2=2ax另外又有r2

5、2-ri2=(r2-ri)(r2+ri)=AL(r2+ri)o通常D较a大的很多，所以q+h近似等于2D,因此光程差为：AL=—D如果入为光源发出的光波的波长，干涉极大和干涉极小处的光程差是:'二k入(k=0,±1,±2,•••)明纹二如1入(k=o,±1,±2,…)喑纹2由上式可知，两干涉条纹之间的距离是：Ax=—入所以用实验方法测得Ax,D和a后，即可算出该单色光源的波长2、劳埃镜干涉劳埃镜实验是由一块普通的平板玻璃构成的反射镜实现分波前干涉。缝光源S与反射镜面MN平行，来自缝光源的光向反射镜掠入射

6、（即入射角接近90度），再从反射镜反射，这部分反射光与从S直接射过来的光时从同一波前分出来的，所以它们是相干的，在两光波重叠区域内产生干涉，从观察者来看，两相干光分别来自S和S',S'是光源S在反射镜中的虚像。从上图中可以看到，在屏幕P上看不到波程差为零的干涉条纹,除非将屏幕移到N点。又由于空气是光疏介质，玻璃板是光密介质,光波由光疏介质射向光密介质的表面时，在镜面反射过程总要产生半波损失现象，即相位突变的数值为兀，故在N点观察到的暗点，同理在屏幕P上本来是亮点的地方由于半波损失而变成了暗点。现在更具波

7、动理论中的干涉条件来讨论光源（其中一个为虚光源S和S'所发出的光在屏上产生的干涉条纹的分布情况。如上图，设光源S与S的距离为a,D是虚光源到屏的距离。令P为屏上的任意一点，rl和r2分别为从S和S'到P点的距离，则S和S'发出的光线到达P点的路程差是：AL=r2-rx接下来和双棱镜干涉同理，可得到条纹间距为Ax=—入a实验测得Ax,D和a后，则可以得到该单色光的波长入=—AxD三、实验方案1、光源的选择当双棱镜（劳埃镜）与屏的位置确定之后，干涉条纹的间距Ax与光源的波长入成正比。为了获得清晰的干涉条纹，

8、本实验采用单色光源，如激光、钠光等。2、测量方法条纹间距Ax可直接用侧位目镜测出。虚光源间距a用二次成像的方法测得：当保持物、屏位置不变且间距D大于4f时，移动透镜可在其间的两个位置成清晰的实像，一个是放大像，一个是缩小像。设b为虚光源缩小像间距，V为放大像间距，则两虚光源的实际距离为a二倆，其中b和!yrfl测微目镜读出，同时根据两次成像的规律，若分别测出呈缩小像和放大像时的物距S、S则物到像屏之间的距离D二S+V。根据波长的计算公式，