激光的双棱镜与劳埃镜干涉研究性报告.doc

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1、.物理研究性实验报告激光的双棱镜和劳埃镜干涉实验作者：学号：仪器科学与光电工程学院第二作者：xxx学号：111..目录一、摘要3二、实验目的3三、实验原理4四、实验仪器6五、实验内容71.调节各元件等高共轴72.波长的测量7六、数据处理8双棱镜干涉81.原始数据记录82.数据处理10劳埃镜干涉131.原始数据132.数据处理15七、实验过程中一些问题的讨论171.∆b大小的确定172.依据所测数据，定量讨论所测数据对测量结果的准确度影响。183.实验过程中可能被忽略的误差18八、改进方案181关于等高共轴调节：192有关测量时的改进建议：.19九、实验反思和总结1

2、9十、本学期实验感想20..一、摘要测量光的波长有许多方法，其中利用相干光源获得干涉条纹从而进行测量是一种常用的方法。通常通过分波面法或分振幅法获得相干光。利用双棱镜和劳埃镜来获得相干光，使之重叠并形成干涉条纹，从而完成对条纹间距的测量。本文以激光的双棱镜和劳埃镜干涉为主要内容，重点介绍实验原理，数据处理和误差的定量分析。最后还提出了实验仪器的改进建议以及实验感悟。关键词双棱镜干涉劳埃镜干涉波长的测量误差分析二、实验目的1、熟练掌握采用不同光源进行光路等高共轴调节的方法和技术；2、用实验研究菲涅尔双棱镜和劳埃镜干涉并测定单色光波长。三、实验原理1、菲涅尔双棱镜干涉

3、(1）基本原理简介菲涅尔双棱镜可以看作两底面相接，棱角很小（约为1°）的直角棱镜合成。..将单色光源置于棱镜正前方，光束通过棱镜折射后相重叠，由于两束光为相干光源，所以在重叠区域放上光屏可以观察到明暗相间的干涉条纹。根据波动理论中的干涉条件，如图1所示，设虚光源S1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，r1和r2分别为从S1和S2到P点的距离，则从S1和S2发出的光线到达P点得光程差是：ΔL=r2-r1图一令N1和N2分别为S1和S2在屏上的投影，O为N1N2的中点，并设OP=x，则从△S1N1P及△S2N2P得：r12=D2+(x-a2)2

4、r22=D2+(x+a2)2两式相减，得：r22-r12=2ax另外又有r22-r12=(r2-r1)(r2+r1)=△L(r2+r1)。通常D较a大的很多，所以r2+r1近似等于2D，因此光程差为：△L=axD如果λ为光源发出的光波的波长，干涉极大处和干涉极小处的光程差是：..kλ(k=0,±1,±2,…)明纹△L=axD=2k+12λ(k=0,±1,±2,…)暗纹由上式可知，两干涉条纹之间的距离是：△x=Daλ所以用实验方法测得△x，D和a后，即可算出该单色光源的波长.(2)实验方案1）光源选择为获得清晰的干涉条纹，本实验必须使用单色光源，这里选用激光。2）测

5、量方法条纹间距△x可直接用测微目镜测出。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，b’为放大像间距，则两虚光源的实际距离为a=bb'，其中b和b’由测微目镜读出，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=S+S’。根据波长的计算公式，得波长和各测量值之间的关系是：λ=Δxbb’S+S‘3）光路组成具体的光路如图所示，S为半导体激光器，K为扩束镜，B为双棱镜，P为偏振片，E为测微目镜。L为测虚光

6、源间距a所用的凸透镜，透镜位于L1位置将使虚光源S1S2在目镜处成方大像，透镜位于L2处将使虚光源在目镜出成缩小像。所有光学元件都放在光具座上，光具座上附有米尺刻度读出各原件的位置。..图二四、实验仪器光具座、双棱镜、凸透镜、测微目镜、偏振片、白屏、扩束镜、半导体激光器五、实验内容1.调节各元件等高共轴(1)调节激光束平行于光具座沿导轨移动白屏，观察屏上激光光点的位置是否改变，相应调节激光方向，直至在整根导轨上移动白屏时光电的位置均不再变化，至此激光光束与导轨平行。(2)调双棱镜与光源共轴将双棱镜插于横向可调支座上进行调节，使激光点打在棱脊正中位置，此时双棱镜后面

7、的白屏上应观察到两个等亮并列的光点（这两个光点的质量对虚光源相距b及b’的测量至关重要）。此后将双棱镜置于距激光器约30cm的位置。..(3)粗调测微目镜与其它元件等高共轴将测微目镜放在距双棱镜约70cm处，调节测微目镜，使光点穿过其通光中心。（切记：此时激光尚未扩束，决不允许直视测微目镜内的视场，以防激光灼伤眼睛。）(4)粗调凸透镜与其他元件等高共轴将凸透镜插于横向可调支座上，放在双棱镜后面，调节透镜，使双光点穿过透镜的正中心。(5)用扩束镜是激光束变成点光源在激光源与双棱镜之间距双棱镜20cm处放入扩束镜并进行调节，使激光穿过扩束镜。在测微目镜前放置偏振片，旋

8、转偏振片使