菲涅尔干涉测钠光波长.docx

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由两块底面相接、棱角很小（约为1° ） 的直角棱镜合成若置单色狭条光源50于双棱镜的前方，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S1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 到明暗相间的干涉条纹D H图1双梭镜干涉光路PD图2双棱镜干涉光程差计算图设a代表两虚光源5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可由卜'式表示:2 = —AX （12-1）D上式表明，只要测出a、D和AX,就可算出光波波长图12-2双棱镜B外形结构图由于干涉条纹宽度AX很 小，必须使用测微冃镜进行测 量.两虚光源间的距离a,可 用一己知焦距为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 位置上从测微目镜中看到两虚光源S|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 距和两缩小像的间距〃2,则根据下式a二両石 (12-2)即可求得两虚光源之间的距离a・AC301J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轨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，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2) 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冃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 视见度，也无法观察到干涉条纹3) 随着【)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 用共轨法测量两虚光源S1和S2的距离d③ 测量狭缝到测微目镜叉丝的距离D【实验数据】1心的测量第1条亮纹位置2. 91mm2. 51min1.22mm第11条亮纹位置15. 41nun12. 50mm12. 47mmAx0. 250mm0.251mm0. 225mm则 A% 平均二o. 242mm2 d的测量D12.350mm2.340mm2.330mmD21.280mm1.284mm1.276mmdl 平均=2.330mm d2 平均=1.280mmd=3 D=50.70CM力・d 0.242 x 1.727 xlO4几= = =586.9nmD 51.704不确定度的计算U A = S、乂 = 0.005 mm龙（AX,-A对— 7 = 0.005 fnm△仪 0.01=0.005774（/7i/7i）合成不确定度U应== 0.007638 (mm)3x（3-1）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目镜共轴，并适当调节狭逢的 觅度O2. 本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IJd=(D/Ax)X3. 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：狭缝和测微冃镜的距离越近，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Ax带来的误湼.(1) T-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.【注意事项】1・调节双缝干涉仪时，要注意调节光源的高度，使它发出的一束光能 够沿着遮光筒的轴线把屏照亮.2.放置单缝和双缝时，缝耍相互平行，中心大致位于遮光筒的轴线上.3•调节测量头时，应使分划板中心刻线和条纹的中心对齐，记清此时 手轮上的读数，转动测量头，使分划板中心刻线和另一条纹的中心对 齐，记下此时手轮上的读数，两次读数之差就表示这两条纹间的距离.4 •不要直接测Ax,要测几个条纹的间距计算得Ax,这样可以减小误 差.5.调节的基本依据是：照在像屏上的光很弱，主要原因是灯丝与单 缝、双缝、测量头与遮光筒不共轴所致；干涉条纹不清晰一般是因为 单缝与双缝不平行.。