1、用双棱镜干涉测光波波长的实验报告【实验目的】 1掌握用双棱镜获得双光束干涉的方法，加深对干涉条件的理解2学会用双棱镜测定钠光的波长【实验仪器】光具座， 单色光源(钠灯)， 可调狭缝， 双棱镜， 辅助透镜(两片)， 测微目镜， 白屏【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，并且它们的位相差不随时间而变化，那么在两列光波相交的区域，光强分布是不均匀的，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图 1 所示的装置，获得了双光束的干涉现象图中 AB 是双棱镜，它的外形结构如图 2 所示，将一块平玻璃板的一个表面加工成两楔形板，端面与
2、棱脊垂直，楔角 A较小(一般小于 10)从单色光源发出的光经透镜 L 会聚于狭缝 S，使 S 成为具有较大亮度的线状光源从狭缝 S 发出的光，经双棱镜折射后，其波前被分割成两部分，形成两束光，就好像它们是由虚光源 S1 和 S2 发出的一样，满足相干光源条件，因此在两束光的交叠区域 P1P2 内产生干涉当观察屏P 离双棱镜足够远时，在屏上可观察到平行于狭缝 S 的、明暗相间的、等间距干涉条纹图 1 图 2设两虚光源 S1 和 S2 之间的距离为 d，虚光源所在的平面(近似地在光源狭缝 S 的平面内)到观察屏 P 的距离为 ，且 ，干涉条纹间距为 x，则实验所用光源的波长为xd因此，只要测出 、
3、 和 ，就可用公式计算出光波波长【实验内容】1调节共轴(1)按图 1 所示次序，将单色光源 M，会聚透镜 L，狭缝 S，双棱镜 AB 与测微目镜 P 放置在光具座上用目视法粗略地调节它们中心等高、共轴，棱脊和狭缝 S 的取向大体平行(2)点亮光源 M，通过透镜 L 照亮狭缝 S，用手执白纸屏在双棱镜后面检查：经双棱镜折射后的光束，有否叠加区 P1P2 (应更亮些)?叠加区能否进入测微目镜?当移动白屏时，叠加区是否逐渐向左、右(或上、下)偏移?根据观测到的现象，作出判断，进行必要的调节使之共轴2调节干涉条纹(1)减小狭缝 S 的宽度，绕系统的光轴缓慢地向左或右旋转双棱镜 AB，当双棱镜的棱脊与狭
4、缝的取向严格平行时，从测微目镜中可观察到清晰的干涉条纹(2)在看到清晰的干涉条纹后，为便于测量，将双棱镜或测微目镜前后移动，使干涉条纹的宽度适当同时只要不影响条纹的清晰度，可适当增加狭缝 S 的缝宽，以保持干涉条纹有足够的亮度(注：双棱镜和狭缝的距离不宜过小，因为减小它们的距离，S1、S2 间距也将减小，这对 d的测量不利)3测量与计算(1)用测微目镜测量干涉条纹的间距 x为了提高测量精度，可测出 n 条(1020 条) 干涉条纹的间距 x，除以 n，即得 测量时，先使目镜叉丝对准某亮纹(或暗纹)的中心，然后旋转测微螺旋，使叉丝移过 n 个条纹，读出两次读数重复测量几次，求出 x(2)用光具座
5、支架中心间距测量狭缝至观察屏的距离 d由于狭缝平面与其支架中心不重合，且测微目镜的分划板(叉丝)平面也与其支架中心不重合，所以必须进行修正，以免导致测量结果的系统误差测量几次，求出 (3)用透镜两次成像法测两虚光源的间距 参见图 3，保持狭缝 S 与双棱镜 AB 的位置不变，即与测量干涉条纹间距 x时的相同(问：为什么不许动?)，在双棱镜与测微目镜之间放置一已知焦距为 f的会聚透镜 L，移动测微目镜使它到狭缝 S 的距离 fd4，然后维持恒定沿光具座前后移动透镜 ，就可以在 L的两个不同位置上从测微目镜中看到两虚光源 S1 和 S2 经透镜所成的实像 1S和 2，其中一组为放大的实像，另一组为
6、缩小的实像分别测得两放大像的间距 d和两缩小像的间距 2d，则按下式即可求得两虚光源的间距 d多测几次，取平均值 21 图 3(4)用所测得的 x、 d、 值，代入式(7-1)，求出光源的波长 (5)计算波长测量值的标准不确定度【注意事项】(1)使用测微目镜时， 首先要确定测微目镜 读 数 装 置 的 分 格 精 度 ， 要 注 意 防 止 回 程 差 ， 旋转读数鼓轮时动作要平稳、缓慢，测量装置要保持稳定(2)在测量 d值时，因为狭缝平面和测微目镜的分划板平面均不和光具座滑块的读数准线(支架中心)共面，必须引人相应的修正(例如，GP 一 78 型光具座，狭缝平面位置的修正量为 42.5mm，MCU 一 15 型测微目镜分划板平面的修正量为 27.0mm)，否则将引起较大的系统误差(3)测量 d1、d2 时，由于透镜像差的影响，将引入较大误差，可在透镜 L上加一直径约 lcm 的圆孔光阑(用黑纸)以增加 d1、d2 测量的精确度(可对比一下加或不加光阑的测量结果)【思考】1双棱镜和光源之间为什么要放一狭缝?为何缝要很窄且严格平行于双棱镜脊才可以得到清晰的干涉条纹?2试证明公式 21d
