用双棱镜干涉测光波波长
现代光学实验
设计报告
姓名：刘思蔚、靳欢、张琪
专业与班级：光信1班指导教师：朱亚东专业设计名称：用双棱镜干涉测光波波长
专业设计单位：天津理工大学
用双棱镜干涉测光波波长
摘要：
针对学生普遍反映《双棱镜干涉实验》调节难度大的问题，对《普通物理实验光学部分》一书中的双棱镜干涉测波长的实验寻找出更精准更快速的调节方法。对双棱镜干涉测波长实验中呈现的现象进行观测与研究，以及不同光源下的干涉现象作出记录与分析，同时还对同一种光源下的狭缝干涉和圆孔干涉作出比较，从而解释了《普通物理实验光学部分》中选用狭缝干涉的原因，并给出了具体的做法。对实验中的误差进行分析，并探索出减小误差的方法。通过实验调节，找到双棱镜干涉实验中虚光源间距的最佳测量位置, 从而减小间接测量引入的误差, 提高测量精度。
关键词：狭缝二次成像激光折射双棱镜干涉波长条纹
引言：
干涉是光波的一种重要特征。虽然能够呈现的干涉现象多种多样, 但是人们在实现光的干涉时, 一般是把由同一光源发出的光分成两束或多束相干光, 使它们经过不同的路经再相遇以产生干涉。由于产生相干光的方式不同, 因而把光波的干涉归结为分波阵面法和分振幅法两种。虽然实现分波阵面干涉的方法也有许多种, 在目前普通高等学校实验教材中采用的传统实验方法是杆菲涅耳双棱镜法[]1，虽然该方法也能够很好地测量出金属棒微小长度的变化 ,但由于系统的调节难度较大 ,本文提出用激光调节共轴和平行的方法[]2。为了减少实验误差，提高测量结果的精确度，在实验中应使大像和小像的大小尽可能地接近[]3。同时本文还将给出狭缝和圆孔衍射的不同点，而且还应用了钠光、白炽灯、激光等光源进行实验并对实验现象作出比较和分析得出不同的光源情况下的干涉条纹的差异，由于激光的光强特别难以用肉眼观测到清晰的干涉条纹，实验中作者采用了扩束镜以减小激光光强[]4。最后对实验数据进行处理。
【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、白屏、单色光源钠灯、测微目镜、短焦距扩束镜、白炽
灯、氦氖激光器、毛玻璃屏、滑块（若干个）、手电筒可调狭缝、双棱镜、辅助透镜、白屏、凸透镜（不同焦距的数个)。．
【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
图1 图2
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．
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d ，且d d <<'，干涉条纹间距为x ?，则实验所用光源的波长λ为
x d d ?'
=
λ
因此，只要测出d '、d 和x ?，就可用公式计算出光波波长．
实物图1
【实验内容】
1．调节共轴
(1)按图1所示次序（见实物图1），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，一般情况下，可从测微目镜中观察到不太清晰的干涉条
纹（测微目镜的结构及使用调节方法见实验基础知识有关内容）。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(10～20条) 干涉条纹的间距x ，除以n ，即得x ?．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d ．
(3)用透镜两次成像法测两虚光源的间距d '．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f d '>4，然
L '，就可以在L '的两个不同位置上从测微目镜中
后维持恒定．沿光具座前后移动透镜
像1S '和2S '
，其中一组为放大的实像，另一组为缩看到两虚光源S1和S2经透镜所成的实小的实像．分别测得两放大像的间距1d 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d '．
21d d d ='
(4)用所测得的x ?、d '、d 值，代入式(7-1)，求出光源的波长λ． (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．)
【数据记录及处理】
△X =
)(1170.03
1171
.01172.01167.0mm =++ S(△X)=2.64575×104-(mm)
1d =3
220.6223.6222.6++=6.22167(mm) S (d 1)=1.5275×103
-(mm)
2d =3
804.0807.0807.0++=0.806(mm) S(d 2)=1.7320508×103
-(mm)
D =3
13.4512.4512.45++=45.123(cm) S(D)=5.7735×103
-(cm)
根据公式：λ=D
21d d △X =5.8055×10
5
-（cm ）
计算不确定度： （1） d 1：U A (d1)=
3
)(1d S =8.819×10
4
-（mm ） U B ( d 1)=
3
001.0=0.0058（mm ）
U C ( d 1)=2
32
4)108.5()10
8192.8(--?+?=5.86666?10
3
-(mm)
图3
（2） d 2：U A (d 2)=
3
)(2d S =1×103-（mm ） U B ( d 2)=
3
001.0=0.0058（mm ）
U C (d 2)=2
23)
0058.0()101(+?-=5.88557×103-(mm)
（3） △X ：U A (△X)=1.527524×103-(mm) U B (△X)=
3
001.0=0.0058（mm ）
U C (△X)= 223)0058.0()105.1(+?-=5.99777×103-(mm)
（4） D ： U A (D)=
3
)(D S =3.33×103-（cm ） U B ( D)=
3
01.0=5.7735×103-（cm ）
U C (D)= 223)01.0()1033.3(+?-=6.6649×103- (cm)
(5) 计算U C (λ):
==???D
d d X 1
21λ0.049627 =?=??X D
d d D 2
21λ 1.28678×106-
=?=??D X d d d 12121λ 4.667×105- =?=??D
X
d d d 21221λ 3.6019×104- U C (λ)=2
222
112
2
)()()()(??
??????+????????+????????+??????????d U d d U d D U D X U X C C C C λλλλ=
()()()()
7
2
82
92
61089.5601.3108667.5667.4106649.6287.110998.596.4----??+??+??+??=2.91856798×106-（cm ）
所以计算测量结果为：)(10)29.081.5(5
cm -?±=λ
【实验结果讨论】
通过本实验观察到双棱镜产生的双光束干涉现象，进一步理解产生的条件，学会了用双棱镜测定光波波长，试验中有多种因素形象测量结果。
另外在此次实验中发现了诸多问题。其中有： 1、 各光器件难以精确调到共轴，带来较大误差。
2、 由于钠光的不稳定性及强度较低，因此给实验带来了较大的困难。
3、 由于大小像之间的距离相差较大，也会给实验带来较大误差。
【误差分析】
1、实验材料及仪器本身的系统误差；
2未将仪器调节到最佳状态。人为调节仪器共轴和平行时，狭缝、凸透镜、双棱镜和测微目镜的中心不能严格的平行和共轴，导致的两虚光源不完全相干，从而导致干涉图样的不清晰引起的视觉误差。
3、实验调节后，观察到的干涉条纹不是特别的清晰
4、使用测微目镜时旋转读数鼓轮时动作不够平稳、缓慢，测量装置不能保持绝
对的稳定而引起的读数误差。
5、双棱镜和狭缝的距离过小
6、测量过程中，有零点误差
7、由于狭缝平平面和测微目镜的分划板平面不与光具座的滑块的读数刻度线共面而引入
的系统误差。
【实验改进】
a）改进理由：由原来实验中发现的问题。由于钠光性质的局限，且在调节共轴的步骤中存在很大的误差，干涉条纹也难调出的原因等问题。所以我们采用激光调节共轴的方法来减小误差，提高实验效率。对于不同光源的干涉现象以及不同干涉条件（狭缝干涉和圆孔干涉）下的干涉现象本文也进行探索。
b) 改进方法：
1.用激光调节共轴
（1）用激光代替图1中的钠光光源(激光水平放置)，按照图1放置各装置。用目视粗略地调整它们的中心等高、共轴；双棱镜的底面与系统的光轴垂直，棱脊和狭缝的取向大体平行。
（2）打开氦-氖激光器，通过照亮狭缝S ，经透镜反射后的光束映射在激光装置上，调节各仪器的高度，以及各仪器的轴心位置，如此反复调节直到激光装置上的激光光源和经透镜反射后的点光源重合即达到共轴。
2.用激光调节平行
使两束氦-氖激光调节一定的高度使两束激光通过狭缝,然后调节双棱镜使两束激光通过棱脊，就可以使得狭缝与棱脊保持平行.
3.1d、2
d两虚光源最佳测量条件的选择
（1）选取焦距不同的凸透镜取代图1中的凸透镜，其他装置按照该图放置。
（2）重复原实验的实验步骤，分别记录下此时钠光所成大小像的d1,d2。
（3）重复以上（1）（2）步骤。
（4）选取其中d1,d2值最为接近的一组数据。
4.不同光源的干涉现象
（1）用激光调节共轴与平行后，用白光代替钠光进行实验，并记录实验现象。 （2）用激光调节共轴与平行后，用激光代替钠灯进行实验，并记录实验现象。 实验数据记录与处理
成大像距离： d =++=
3203
.2216.2210.21 2.209667(mm) ()()===
3
006.03u 11d s d A 0.003756(mm) ())(002886751.03
201.0u 1mm mm d B ==
()()())(004737.0u 12121mm d u d u d B A =+= 成小像距离： d =++=
3905
.1908.1911.12 1.908(mm) ()()===
3
003.03u 22d s d A 0.001732(mm) ()mm mm d B 002886751.03
201.0u 2==
()()())(003366.0u 22222mm d u d u d B A =+= 虚光源间的距离:=21d d 2.053300757(mm)
?=?=A 5.5979d
d'
进后测得钠光的波长经过2x λ：改
()()()()()??
????????????????????????????????+++=
2211u 2
22
2D d u d d u d u D x u x λλλλλ
()()()()()
A
d d u d d u D u x x u 42623758.212211u 2
2
2
2
D =+++'
='???
?
???????????????????????λλ
经过改进后计算的那光波波长为：
。
）（A 225.5979±='λ
=?'
-=
??
??
%1002
λλλλλ：
相对误差 1.955128%
各种光的分析：
白光、钠光和激光的干涉图片
实物图1（白光干涉条） 实物图2（钠光干涉条纹） 实物图3（激光干涉条纹）
以上实物图1是白炽灯的干涉条纹及大小虚像,从实验的观察到的条纹和虚像可以看出,白炽灯的白光是包含七种颜色的光,因此观察到了七种颜色相间的干涉条纹以及成大小像的七色双条纹.由于白炽灯的白光包含了七种光,所以每条光的强度不是很强,相干性也没有单一光好,观察到的干涉条纹也相比钠光黄光模糊.以上看到的条纹都是七种颜色组成，并且排列的顺序为红橙黄绿青蓝紫白紫蓝青绿黄橙红，因此观察到的现象与七种颜色的波长长短相符合。 激光通过双棱镜的干涉现象的观察与分析
以上实物图2是钠灯的干涉条纹及虚光源的大小像,从实验的观察到的条纹和光源的像可以看出,钠灯黄光相干性是比较好的,能较清楚看到明暗相间的黄色的干涉条纹及虚光源的大小像.从而我们可以得出钠灯光是一种比较单一的、相干性较好的单光源。
白炽灯的灯光通过双棱镜的干涉现象的观察与分析
以上实物图
3是激光的干涉条纹及虚光源的大小像,从实验的观察到的条纹
和虚光源的像可以看出,激光是一种相干性非常高的光.但是激光的强度也是非常强的,一般是不能直接观察的,必须在激光通过双棱镜前用一个扩束镜进行扩散激光的强度.扩散后的激光虽然光的强度有所减少,但仍然较强,所以观察的干
涉条纹还是不能用眼睛直接观察,只能在毛玻璃上才可能观察.所以我们看到得明暗相间干涉条纹较模糊。通过观察可以看出激光的干涉相干性虽然很高但是光的强度太强,不利于干涉条纹的观察。
在双棱镜前面用一小孔代替狭缝
实验结果讨论：
由传统实验可以得出实验结果波长的相对误差为3.556594%，而通过利用激光使双棱镜的棱脊与狭缝平行的调节、利用激光使所有仪器共轴、研究双棱镜实验中两虚光源间距的最佳测量位置、新的误差理论与数据处理等新的实验方法所做实验得出实验结果波长的相对误差为1.955128%。从而可以得出各种改进后的新的实验方法能有效的减小实验误差，提高测量的精确度。
通过用白炽灯、激光、圆孔等光源替代钠光进行实验观测与研究科学地解释了双棱镜与光源之间为什么要放一狭缝而不采用圆孔和为什么实验要用钠灯作为光源来做实验而不用白炽灯或者激光灯等问题，并科学的解释了所观测到的实验现象。
参考文献：
[1]杨述武赵立竹沈国土主编普通物理实验3，光学部分.-4版.-北京:高等教育出版社,2007.12
[2]赵凯华钟锡华主编光学,上册.-北京大学出版社，1983
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双棱镜干涉测钠光波长
北京航空航天大学基础物理实验 ------研究性实验 实验题目双棱镜干涉测钠光波长 一、摘要 法国科学家菲涅耳（Augustin J.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。 二、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。 菲涅尔镜双棱镜可以看作是由两块底面相接、棱角很小的直角棱镜合成。若置单色光源S于双棱镜的正前方，则从S射来的光束通过双棱镜的折射后，变成两束相互重叠的光，这两束光放佛是从光源的两个虚像S1 和S2是两个相干光源，所以若在两
束光想重叠的区域内放置一屏，即可观察到明暗相间的干涉条纹。 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1S 和2S 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，便可在光屏Q 上观察到平行于狭缝的等间距干涉条纹。 双棱镜的干涉条纹图 设d 代表两虚光源1S 和2S 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D d <<，任意两条相邻的亮（或暗）条纹间的距离为x ?，则实验所用光波波长λ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d 、D 和x ?，就可算出光波波长。 三、实验仪器 双棱镜、可调狭缝、凸透镜、观察屏、光具座、测微目镜、钠光灯、白屏。 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，主要用于测量微小长度。如图3()a 所示，测微目镜主要由目镜、分划板、读数鼓轮组 x D d ?=λ
大物实验——双棱镜干涉实验(七)
双棱镜干涉实验 学生姓名：陈延新学号：111050104 班级：应用物理1101 实验项目名称：双棱镜干涉实验 一、实验目的： 1、掌握菲涅尔双棱镜获得双光干涉的方法； 2、验证光的波动性，了解分波阵面法获得相干光的原理； 3、观察双棱镜产生光干涉现象和特点，用双棱镜测定光波的波长 4、通过用菲涅耳双棱镜对钠灯波长的测量，掌握光学测量的一些基本技巧，培养动手能力。 二、实验仪器： 单导体激光器，钠光源，扩束镜，双棱镜，二维调节架，透镜，测微目镜，测量显微镜，白炽光，光具座 三、实验原理： （1）、菲涅耳双棱镜实际上是一个顶角极大的等腰三棱镜，如图1所示。它可看成由两个楔角很小的直角三棱镜所组成，故名双棱镜。当一个单色缝光源垂直入射时，通过上半个棱镜的光束向下偏折，通过下半个棱镜的光束向上偏折，相当于形成S′1和S′2两个虚光源。与杨氏实验中的两个小孔形成的干涉一样，把观察屏放在两光束的交叠区，就可看到干涉条纹。
其中，ｄ是两虚光源的间距，D是光源到观察屏的距离，λ是光的波长。用测微目镜的分划板作为观察屏，就可直接从该测微目镜中读出条纹间距△x值，D为几十厘米，可直接量出，因而只要设法测出ｄ，即可从上式算出光的波长λ，即 △x=Dλ/d , λ=△xd/D （1） 测量ｄ的方法很多，其中之一是“二次成像法”，如图2所示，即在双棱镜与测微目镜之间加入一个焦距为f的凸透镜L，当D＞4f 时，可移动透镜L而在测微目镜中看到两虚光源的缩小像或放大像。分别读出两虚光源像的间距ｄ1和ｄ2，则由几何光学可知： ｄ＝2 d（2） 1d （2）、实验装置 光具座，双棱镜，测微目镜，钠光源，可调狭缝 测微目镜是用来测量微小实像线度的仪器，其结构如图3所示，在目镜焦平面附近，的一块量程为8mm的刻线玻璃标尺，其分度值为1mm （如图3（ｂ）中的8条短线所示）在该尺后0.1mm处，平行地放置了
实验二 用双棱镜干涉测钠光波长(05)
实验二用双棱镜干涉测钠光波长 [实验目的] 1、观察双棱镜产生的双光束干涉现象，进一步理解产生干涉的条件； 2、学会用双棱镜测定光波波长。 [实验仪器] 双棱镜，可调狭缝，会聚透镜（f=20cm,Φ=35mm两片），测微目镜(JX8)，光具座(JZ-2)，滑块（5块）、滑块支架（5个）、白屏，钠光灯(Gp20Na)。 [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（一）所示装置，获得了双光束的干涉现象。图中双棱镜AB是一个分割波前的分束器，它的外形结构如图（二）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A 较小（一般小于10）。从单色光源M 发出的光波经透镜L会聚于狭缝S， 使S成为具有较大亮度的线状光源。 当狭缝S发出的光波投射到双棱镜 AB上时，经折射后，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S1 和S2发出的一样，故在两束光相互 交叠区域P1P2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，便可在白屏P上观察到平行于狭缝的等间距干涉条纹。
设d '代表两虚光源S 1和S 2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P 的距离，且d '＜＜d ，干涉条纹宽度为x ?，则实验所用光波波长λ可由下式表示： x d d ?= ' λ…………………………① 上式表明，只要测出d '、d 和x ?，就可算出光波波长λ。这是一种光波波长的绝 对测量方法，通过使用简单的米尺和测微目镜，进行毫米量级的长度测量，便可推算出微米量级的光波波长。 由于干涉条纹宽度x ?很小，必须使用测微目镜进行测量。两虚光源间的距离d '，可用一已知焦距为f '的会聚透镜L ， 置于双棱镜与测微目镜之间，如图（三），由透镜 两次成像法求得。只要使测目镜到狭缝的距离d ＞4f ，，，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光源S 1和S 2，其中之一组为放大的实像，另一组为缩小的实像。如果分别测得二放大像的间距d 1和二缩小像的间距d 2，则根据下式： 21'd d d =…………………………② 即可求得两虚光源之间的距离d ， 。 [实验内容] 1、 调节共轴 （1） 将单色光源M 、会聚透镜L 、狭缝S 、双棱镜AB 与测微目镜P ，按图 （一）所示次序放置在光具座上，用目视粗略地调整它们中心等高、共轴，并使双棱镜的底面与系统的光轴垂直，棱脊和狭缝的取向大体平行。 （2） 点亮光源M ，通过透镜照亮狭缝S ，用手执白屏在双棱镜后面检查： 经双棱镜折射后的光束，有否叠加区P 1P 2（应更亮些），叠加区能否进入测微目镜，当白屏移动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，再进行必要的调节（共轴）。 2、 调节干涉条纹 （1） 减小狭缝宽度（以提高光源的空间相干性），一般情况下（在近处）可 从测微目镜观察到不太清晰的干涉条纹。若远一点观察不到干涉条纹，
双棱镜干涉实验
双棱镜干涉实验 【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、白屏、单色光源钠灯、测微目镜、短焦距扩束镜、白炽灯、氦氖激光器、毛玻璃屏、滑块（若干个）、手电筒可调狭缝、双棱镜、辅助透镜、白屏、凸透镜（不同焦距的数个)。． 【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 图1 图2 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． 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d ，且d d <<'，干涉条纹间距为x ?，则实验所用光源的波长λ为 x d d ?'= λ 因此，只要测出d '、d 和x ?，就可用公式计算出光波波长． 【实验内容】 1．调节共轴 (1)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
高中物理-实验：用双缝干涉测量光的波长练习题
高中物理-实验：用双缝干涉测量光的波长练习题 基础·巩固 1.若把杨氏双缝干涉实验改在水中进行,其他条件不变,则得到的干涉条纹间距将如何变化 ( ) A.变大 B.变小 C.不变 D.不能确定 解析：光在水中的波长小于空气中波长,由条纹间距公式Δx=d l λ知,Δx∝λ,B 选项正确. 答案：B 2.用单色光做双缝干涉实验,下列说法正确的是( ) A.相邻干涉条纹之间的距离相等 B.屏幕上到两狭缝的路程差等于波长的整数倍的那些地方,将出现明条纹 C.屏与双缝之间距离减小,则屏上条纹的距离增大 D.在实验装置不变的情况下,红光条纹间距小于蓝光条纹间距 解析：双缝干涉,若入射光是单色光,则得到等间距分布的明暗相间的条纹,A 选项对;光程差等于波长整数倍的地方出现明纹,B 选项对;相邻两条亮纹（或暗纹）间距Δx=d l λ,若屏与双缝之间距离L 减小,屏上条纹间距减小,C 选项错；红光波长比蓝光波长长,所以保持L 、d 不变时,Δx 红＞Δx 蓝,D 选项错. 答案：AB 3.利用双缝装置观察色光的干涉现象时,用同一双缝且保持双缝到屏距离不变的情况下,以下说法正确的是( ) A.不同色光在屏上产生的条纹都应是明暗相间且等距的条纹 B.条纹间距与光的波长成正比 C.由于色光波长不同,位于中央的条纹可能是明条纹,也可能是暗条纹 D.红光产生的条纹间距比紫光产生的条纹间距小 解析：由条纹间距公式Δx=d l λ,同一双缝且保持双缝到屏距离不变的情况下,条纹间距与光的波长成正比,B 选项正确;不同色光在屏上产生的条纹间距是不等的,A 选项错误;虽然各色光波长不同,但中央的条纹一定是明条纹,C 选项错误;红光产生的条纹间距比紫光产生的条纹间距大,D 选项错误. 答案：B 4.用单色光做双缝干涉实验,下列说法正确的是( ) A.相邻干涉条纹之间的距离相等 B.中央明条纹宽度是两边明条纹宽度的2倍 C.屏与双缝之间的距离越小,则屏上条纹间距增大 D.在实验装置不变的情况下,红光的条纹间距小与蓝光的条纹间距 解析：在单色光做双缝干涉实验中,相邻干涉条纹之间的距离相等,A 选项正确,B 选项错误;由条纹间距公式Δx=d l λ,若其他量不变,屏与双缝之间的距离越小,则屏上条纹间距减小,C 选项错误;由于红光的波长大于蓝光的波长,所以红光的条纹间距大与蓝光的条纹间距,D 选项错误. 答案：A
实验：用双缝干涉测光的波长-习题
13. 4 实验 用双缝干涉测光的波长 习题 一、 考情分析 考试大纲 考纲解读 实验十五 用双缝干涉测光的波长 二、考点知识梳理 实验目的：1. 明确实验器材的构成及其作用. 2.观察白光及单色光的双缝干涉图样. 3.测定单色光的波长. 实验原理： 1、光源发出的光经滤光片成为单色光，单色光通过单缝后，经双缝产生稳定的干涉图样，干涉条纹可从屏上观察到.图样中相邻两条亮(暗)纹间的距离△x 与双缝间的距离d 、双缝到屏的距离L 、单色光的波长λ之间满足 .通过测量d 、L 、Δx 就可计算出光的波长. 2、双缝间的距离d 是已知的，双缝到屏的距离L 可以用________测出，相邻两条亮（暗）纹间的距离Δx 用_________（如图实14-1）测出. 测量头由______、_______、_______等构成.转动手轮，分划板会左右移动. 测量时，应使分划板中心刻线对齐条纹的_______（如图实14-2），记下此时手轮上的读数. 转动测量头，使分划板中心刻线对齐另一条纹的中心，记下此时手轮上的读数. 两次读数________就表示这两条条纹间的距离. 实验器材：双缝干涉仪、米尺、测量头. 三、考点知识解读 剖析： （一）、实验步骤： ① 、 观 察 双 缝 干 涉 图 样 ： 1．如图实14-3所示，把直径约10cm 、长约1m 的遮光简水平放在光具座 图14-1 图14-2
上，筒的一端装有双缝，另一端装有毛玻璃屏. 2．取下双缝，打开光源，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 . 3．放好单缝和双缝，单缝和双缝间的距离约为 5 cm ～10 cm ，使缝相互平行，中心大致位于遮光筒的轴线上，这时在屏上就会看到白光的双缝干涉图样. 4. 在单缝和光源间放上滤光片，观察单色光的双缝干涉图样. 5．分别改变滤光片和双缝，观察干涉图样的变化. ② 测 定 单 色 光 的 波 长 ： 6．已知双缝间的距离，用米尺测出双缝到屏的距离，用测量头测出相邻两条亮(暗)纹间的距离 ，由 ，算单色光的波长.为了减小误差， 可测出条亮纹(暗)纹间的距离，则可以求出相邻两条亮（暗）纹间的距离 . 例如，转动测量头上的手轮，把分划板上的刻线对准视场左边的某一亮条纹（记下读数），把分划板向右移动，使之对齐第7条亮条纹（记下读数 ），则 . 7 ．换用不同颜色的滤光片，观察干涉条纹间距的变化，并求出相应色光 图14-3 图14-4
用双棱镜干涉测光波波长 (2)
用双棱镜干涉测光波波长 【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. 【仪器和用具】 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 ，使成S 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1S 和2S 发出的一样，满足相干光源条件，因此在两束光的交叠区域 21P P 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双棱镜干涉实验光路 图2 双棱镜结构 设两虚光源1S 和2S 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D ，且D d <<，干涉条纹间距为x ?，则实验所用光源的波长λ为 x D d ?= λ (1) 因此，只要测出d 、D 和x ?，就可用(1)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0S ，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0S ，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21P P （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A B ，当双棱镜的棱脊与狭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，1S 和2S 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如，为了提高测量精度，可测出n 条（10～20条）干涉条纹的间距x ，除以n ，即得x ?.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
高中物理-实验：用双缝干涉测量光的波长测试题
高中物理-实验：用双缝干涉测量光的波长测试题 一、实验：用双缝干涉测量光的波长实验题 1．（一）在做了“测定平行玻璃砖的折射率”的实验（如图）后，某同学得出下列几种结论中，说法正确的是_______________ A．玻璃砖的宽度适当选大些 B．入射角应尽量小些，防止在另一侧面发生全反射 C．大头针P1、P2及P3、P4之间的距离应适当大些 D．入射角越大越好，这样测量误差能尽可能的减小 E.玻璃砖的折射率与入射角有关，入射角越大，测得折射率越大 F.玻璃砖的折射率与入射角无关，入射角越大，折射角越大，但是入射角与折射角的正弦值的比值是一个常数 G.玻璃砖的折射率与入射角无关，入射角越大，折射角越大，但是入射角与折射角的比值是一个常数 （二）做“用双缝干涉测光的波长”实验中，使用的双缝间距d＝0.20mm，双缝到光屏的距离L＝600mm，观察到的干涉条纹如图所示． (1)在测量头上的是一个螺旋测微器（又叫“千分尺”），分划板上的刻度线处于x1、x2位置时，对应的示数如图所示，则分划板位置x1＝________mm，x2＝________mm； (2)相邻亮纹的间距△x________mm； (3)计算单色光的波长的公式λ＝________（用L、d、x1、x2表示）； (4)代入数据计算单色光的波长λ＝_______m（结果保留两位有效数字）． 2．用双缝干涉测光的波长。实验装置如图所示，已知单缝与双缝间的距离L1=100mm，双缝与屏的距离L2=700mm，双缝间距d=0.25mm。用测量头来测量亮纹中心的距离。测量头由分划板、目镜、手轮等构成，转动手轮，使分划板左右移动，让分划板的中心刻线对准亮纹的中心（如图所示），记下此时手轮上的读数，转动测量头，使分划板中心刻线对准
双棱镜干涉的深入研究实验报告
双棱镜干涉的深入研究实验 一、问题提出 实验课上我们已经掌握了用双棱镜获得双光束干涉的方法，加深对干涉条件的理解，并且学会了如何用双棱镜测定钠光的波长。本次设计性实验中我们将进一步掌握双棱镜的干涉原理及调节方法，测定两个虚光源之间的距离与狭缝-双棱镜间距之间的关系。主要从以下问题探讨： （一）实验测量双棱镜的楔角，并比较角度不同干涉现象的差异； （二）用多种方法来测两个虚光源之间的距离，并比较优缺点； （三）测定两虚光源之间的距离与狭缝-双棱镜间距之间的关系曲线； （四）利用双棱镜干涉观察He-Ne激光的干涉条纹，并测量氦氖光的波长；（五）将钠光灯换成大灯泡，观察白光的干涉条纹。 二、实验原理 （一）双棱镜楔角的测量 利用分光计测量：将分光机调平处于使用状态，使望远镜光轴与双棱镜的一个面垂直，这时在望远镜的视野中能够清晰看见绿色小十字叉丝的像。 C 双棱镜的外形图：A B 一束沿ＡＢ面法线方向的平行光投射于望远镜中, 测量α时, 当望远镜对准ＡＢ面时, 由望远镜物镜的焦面上发出的光束射到AB面上，一部分反射，形成要测量的像，一部分透射进入棱镜后，分别在AC和BC面上反射回到望远镜中, 所以在测量中, 实际看到的是三个绿色小十字叉丝像。AB面反射的像较亮，AC和BC 面反射的像较暗，望远镜叉丝对准较亮的十字叉丝像测量。当望远镜转到AC和BC 面一侧时，在望远镜中实际看到4个十字像，中间2个像较暗，边上2个较亮，望远镜叉丝应对准A一侧的亮像测量[2]。 将待测双棱镜置于分光计的载物台上，固定望远镜子，点亮小灯照亮目镜中
的叉丝，旋转分光计的载物台，使双棱镜的一个折射面对准望远镜，用自准直法调节望远镜的光轴与此折射面严格垂直，即使十字叉丝的反射像和调整叉丝完全 重合。记录刻度盘上两游标读数V 1、V 2 ；再转动游标盘联带载物平台，依同样 方法使望远镜光轴垂直于棱镜第二个折射面，记录相应的游标读数V 1'，V 2 '，由 此得双棱镜的楔角α为： α=(｜V 1'－V 1 ｜+｜V 2 '－V 2 |)/4 （二）多种方法测两光源之间的间距 1.二次成像法 在“用双棱镜干涉测量光波的波长”时关键是测量两虚相干光源的间距d,目前使用的教科书中一般采用二次成像法测量两虚相干光源的间距，其实验装置和光路图如图1所示： 图1中狭缝光源S发出的光波经双棱镜上下两部分折射后形成两虚相干光源 Ｓ 1和Ｓ 2 ，ｄ通过透镜Ｌ在两个不同位置的二次成像求得，即ｄ＝ 2 1 d d，ｄ 1 为 两虚相干光源通过透镜所成的放大实像间的距离ｄ 2 为两虚相干光源通过透镜所成的缩小实像间的距离[3]。
《实验：用双缝干涉测量光的波长》测试题(含答案)
《实验：用双缝干涉测量光的波长》测试题(含答案) 一、实验：用双缝干涉测量光的波长实验题 1．在“用双缝干涉测光的波长”的实验中，某同学安装实验装置如图甲所示，调试好后能观察到清晰的干涉条纹． （1）根据实验装置知，②、③、④依次是______、______、______． （2）某次实验时，该同学调节分划板的位置，使分划板中心刻线对齐某亮纹的中心，如图乙所示，此时螺旋测微器的读数为______mm． （3）转动手轮，使分划线向一侧移动到另一条亮纹的中心位置，再次从螺旋测微器上读数．若实验测得4条亮纹中心间的距离为?x1=0.960mm，已知双缝间距为d=1.5mm，双缝到屏的距离为L=1.00m，则对应的光波波长λ=______mm． 2．某同学用如图所示的实验装置测量光的波长。 (1)用某种单色光做实验时，在离双缝1.2m远的屏上，用测量头测量条纹的宽度：先将测量头的分划板中心刻线与某亮纹中心对齐，将该亮纹定为第1条亮纹，此时手轮上的示数如图甲所示；然后同方向转动测量头，使分划板中心刻线与第4条亮纹中心对齐，此时手轮上的示数如图乙所示。图甲读数为__________mm，图乙读数为___________mm。已知两缝间的间距为0．3mm，由以上数据，可得该单色光的波长是_________m(结果保留2位有效数字)。 (2)若实验中发现条纹太密，难以测量，可以采用的改善方法有____________。 A．改用波长较短的光作为入射光 B．增大双缝到屏的距离 C．换窄一点的单缝 D．换间距为0.2mm的双缝 3．小明和小强两位同学根据老师的要求到实验室想利用双缝干涉实验仪测量光的波长，实验老师给他提供（如图甲所示的）实验仪器。接通电源使光源正常发光。回答下列问题：
双棱镜干涉测光波波长
/d U u d x D d ?=?=，λ，UD x u d x D d ?=?=/λ222/22)()()()()(/v u u u d u x u D u u v u d x D +++?+=?λλ双棱镜干涉测光波波长 [预习思考题] 1、公式 中各量的物理意义是什么？实验中需测哪些物理量？ 答：二式中各量的物理意义：λ是待测光波长；d 是狭缝的两个虚像之间的距离；D 为狭缝到观察屏的距离；ΔX 为干涉条纹间距；U 为物距（狭缝到透镜的距离）；υ为像距（透镜到测微目镜的距离。目镜视场中有d 的像）； d ／为虚光源间距d 的像。 实验中需要测量的量有：D 、ΔX 、U 、υ、d 。 2、导出λ的不确定度传播式。 解：对上式取对数，求偏导，作方均根处理后即可得到： 3、导轨上的光学器件都等高共轴后，仍看不到干涉条纹，可能的原因主要有哪两个？ 答：① 狭缝过宽；② 双棱镜棱脊未与狭缝平行。 4、使用测微目镜时应注意什么？ 答：① 消除目的物与叉丝之间的视差（二者处于同一平面）； ② 消除空回误差（鼓轮应沿一个方向转动，中途不能反转）； ③ 叉丝的移动范围必须控制在毫米标度线所示的区域内（视场中的
，d D λ，x D d ?=λ0～8mm 以内），以防损坏读数机构。 [实验后思考题] 1、为什么双棱镜的折射角α必须很小？ 答：双棱镜的折射角α如过大，形成的虚光源的像就大而散，导致干涉 条纹不清晰；另外，干涉条纹间距ΔX= 若折射角α增大，虚光源间距d 就随之增大， ΔX 就会变小,ΔX 太小则无法分辨，故双棱镜折射角α一般为0.5°～1°。 2、根据实际情况，说明狭缝宽度与干涉效果的关系。 答：狭缝过宽，则干涉条纹不清晰；狭缝过窄，又会因光通量太少使视场过暗，干涉条纹亮处不亮。 3、移动双棱镜，增大或缩小双棱镜与狭缝的间距、干涉条纹的疏密将如何变化？为什么？ 答：当狭缝和测微目镜都固定后，若增大双棱镜与狭缝的距离，干涉条 纹将变密，反之变稀。根据式 λ和D 不变，当双棱镜移向测微目镜时，d 将变大，所以ΔX 变小。
实验用双缝干涉测光的波长(精)
实验用双缝干涉测光的波长 ●教学目标 一、知识目标 1.复习巩固双缝干涉实验原理. 2.观察双缝干涉图样，掌握实验方法. 3.测定单色光的波长. 二、能力目标 培养学生的动手能力和分析处理“故障”的能力. 三、德育目标 1.培养工作中的合作精神. 2.耐心细致的实验态度. ●教学重点 L 、d 、λ的准确测量. ●教学难点 “故障”分析及排除. ●教学方法 1.通过复习弄清测量原理. 2.学生动手实验，观察图样测定波长. ●教学用具 双缝干涉仪、光具座、光源、学生电源、导线、滤光片、单缝、双缝、遮光筒、毛玻璃屏、测量头、刻度尺. ●课时安排 1课时 ●教学过程 一、复习基础知识 如图20—29所示，灯丝发出的光，经过滤片后变成单色光，再经过单缝S 时发生衍射，这时单缝S 相当于一单色光源，衍射光波同时达到双缝S 1和S 2之后，再次发生衍射，S 1、S 2双缝相当于两个步调完全一致的单色相干光源，通过S 1、S 2后的单色光在屏上相遇并叠加，当路程差P 1S 2-P 1S 1=k λ(k =0、1、2…)时，在P 1点叠加时得到明条纹，当路程差P 2S 2-P 2S 1= （2k +1）· 2 (k =0、1、2…)时，在P 2点叠加时得到暗条纹.相邻两条明条纹间距Δx ,与入射光波长λ，双缝S 1、S 2间距d 及双缝与屏的距离L 有关，其关系式为：Δx =d L λ，只要测出L ，d ,Δx ，根据这一关系就可求出光波波长λ.
若不加滤光片，通过双缝的光源将是白光，因干涉条纹间距（条纹宽度）与波长成正比，因此在亮纹处，各种颜色的光宽度不同，叠加时不能完全重合，从而呈现彩色条纹. 二、测量方法 两条相邻明（暗）条纹间的距离Δx 1用测量头测出.测量头由分划板、目镜、手轮等构成，（课本图实—3），转动手轮，分划板会左、右移动.测量时，应使分划板中心刻线对齐条纹的中心（课本图实—4），记下此时手轮上的读数a 1，转动手轮，使分划板向一侧移动，当分划板中心刻线对齐另一条相邻的明条纹中心时，记下手轮上的刻度数a 2，两次读数之差就是相邻两条明条纹间的距离，即Δx =|a 1-a 2|. Δx 很小，直接测量时相对误差较大，通常测出n 条明条纹间距离a ，再推算相邻两条明（暗）条纹间的距离，即条纹宽度Δx =1 n a . 三、学生活动 1.观察双缝干涉图样 （教师指导学生按步骤进行测量，也可引导学生先设计好步骤，分析研究后再进行，教师可将实验步骤投影） 步骤：（1）按课本图实—2，将光源、单缝、遮光管、毛玻璃屏依次安放在光具座上. （2）接好光源，打开开关，使灯丝正常发光. （3）调节各器件的高度，使光源灯丝发出的光能沿轴线到达光屏. （4）安装双缝，使双缝与单缝的缝平行，二者间距约5~10 cm. （5）放上单缝，观察白光的干涉条纹. （6）在单缝和光源间放上滤光片，观察单色光的干涉条纹. 2.测定单色光的波长 （1）安装测量头，调节至可清晰观察到干涉条纹. (2)使分划板中心刻线对齐某条亮条纹的中央，记下手轮上的读数a 1，转动手轮，使分划板中心刻线移动；记下移动的条纹数n 和移动后手轮的读数a 2,a 1与a 2之差即为n 条亮纹的间距. (3)用刻度尺测量双缝到光屏间距离L . (4)用游标卡尺测量双缝间距d (这一步也可省去，d 在双缝玻璃上已标出） （5）重复测量、计算，求出波长的平均值. (6)换用不同滤光片，重复实验. 四、实验过程中教师指导 （1）双缝干涉仪是比较精密的实验仪器，实验前教师要指导学生轻拿轻放，不要随便拆分遮光筒，测量头等元件，学生若有探索的兴趣应在教师指导下进行. (2)滤光片、单缝、双缝、目镜等会粘附灰尘，要指导学生用擦镜纸轻轻擦拭，不用其他物品擦拭或口吹气除尘. (3)指导安装时，要求学生注意调节光源、滤光片、单缝、双缝的中心均在遮光筒的中心轴线上，并使单缝、双缝平行且竖直，引导学生分析理由. （4）光源使用线状长丝灯泡，调节时使之与单缝平行且靠近. (5)实验中会出现像屏上的光很弱的情况.主要是灯丝、单缝、双缝、测量头与遮光筒不共轴线所致；干涉条纹的清晰与否与单缝和双缝是否平行很有关系.因此（3）（4）两步要求应在学生实验中引导他们分析，培养分析问题的能力. （6）实验过程中学生还会遇到各种类似“故障”，教师要鼓励他们分析查找原因.
用双缝干涉测量光的波长含答案
实验十五用双缝干涉测量光的波长 一、实验目的 1．理解双缝干涉的原理，能安装和调试仪器． 2．观察入射光分别为白光和单色光时双缝干涉的图样． 3．掌握利用公式Δx＝l d λ测波长的方法． 二、实验原理 单色光通过单缝后，经双缝产生稳定的干涉图样，图样中相邻两条亮(暗)条纹间的距离Δx 与双缝间的距离d、双缝到屏的距离l、单色光的波长λ之间满足λ＝d·Δx/l. 三、实验器材 双缝干涉仪，即：光具座、光源、滤光片、单缝、双缝、遮光筒、毛玻璃屏、测量头，另外还有学生电源、导线、刻度尺． 附：测量头的构造及使用 如图1甲所示，测量头由分划板、目镜、手轮等构成，转动手轮，分划板会向左右移动，测量时，应使分划板的中心刻度对齐条纹的中心，如图乙，记下此时手轮上的读数．然后转动测量头，使分划板中心刻线与另一条纹的中心对齐，再次记下手轮上的刻度．两次读数之差就表示这两个亮条纹间的距离． 图1 实际测量时，要测出n条亮条纹(暗条纹)的宽度，设为a，那么Δx＝ a n－1 . 四、实验步骤 1．安装仪器 (1)将光源、遮光筒、毛玻璃屏依次安放在光具座上，如图2所示． 图2 (2)接好光源，打开开关，使白炽灯正常发光．调节各部件的高度，使光源灯丝发出的光 能沿轴线到达光屏．
(3)安装单缝和双缝，中心位于遮光筒的轴线上，使双缝和单缝相互平行． 2．观察与记录 (1)调整单缝与双缝间距为几厘米时，观察白光的干涉条纹． (2)在单缝和光源间放上滤光片，观察单色光的干涉条纹． (3)调节测量头，使分划板中心刻度线对齐第1条亮条纹的中心，记下手轮上的读数a 1；转动手轮，使分划板向一侧移动，当分划板中心刻度线与第n 条相邻的亮条纹中心对齐 时，记下手轮上的刻度数a 2，则相邻两条纹间的距离Δx ＝|a 1－a 2|n －1 . (4)换用不同的滤光片，测量其他色光的波长． 3．数据处理 用刻度尺测量出双缝到光屏间的距离l ，由公式λ＝d l Δx 计算波长．重复测量、计算，求出波长的平均值． 五、误差分析 测定单色光的波长，其误差主要由测量引起，条纹间距Δx 测量不准，或双缝到屏的距离测不准都会引起误差，但都属于偶然误差，可采用多次测量取平均值的方法来减小误差． 六、注意事项 1．调节双缝干涉仪时，要注意调整光源的高度，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，缝要相互平行，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，转动手轮，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Δx ，要测多个亮条纹的间距再计算得Δx ，这样可以减小误差． 5．白光的干涉观察到的是彩色条纹，其中白色在中央，红色在最外层． 记忆口诀 亮光源、滤光片，单缝双缝成一线； 遮光筒、测量头，中间有屏把像留； 单缝双缝平行放，共轴调整不能忘； 分划线、亮条纹，对齐平行测得准； n 条亮纹读尺数，相除可得邻间距； 缝距筒长记分明，波长公式要记清.
用双棱镜干涉测光波波长的实验报告
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d ，且d d <<'，干涉条纹间距为x ?，则实验所用光源的波长λ为 x d d ?'= λ 因此，只要测出d '、d 和x ?，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
菲涅耳双棱镜干涉实验指导书
实验五 菲涅耳双棱镜干涉 [实验目的] 1． 观察和研究菲涅耳双棱镜产生的干涉现象； 2． 测量干涉滤光片的透射波长(λ0)。 [仪器和装置] 白炽灯，干涉滤光片，可调狭缝，柱面镜，菲涅耳双棱镜，双胶合成像物镜，测微目镜。 [实验原理] 如图1a 所示，菲涅耳双棱镜装置由两个相同的棱镜组成。两个棱镜的折射角α很小，一般约为5 ~ 30'。从点（或缝）光源S 发出的一束光，经双棱镜折射后分为两束。从图中可以看出，这两折射光波如同从棱镜形成的两个虚像S 1和S 2发出的一样。S 1和S 2构成两相干光源，在两光波的迭加区产生干涉。 a 、 从图1b 看出，若棱镜的折射率为n ，则两虚像S 1、S 2之间的距离 a n l d )1(2-= （5-1） 干涉条纹的间距 λa n l l l e )1(2' -+= （5-2） 式中，λ为光波的波长。 对于玻璃材料的双棱镜有n =1.50，则 λa l l l e ' += （5-3） 可得到 e l l la ' += λ （5-4） 在迭加区内放置观察屏E ，就可接收到平行于脊棱的等距直线条纹。若用白光照明，可接收到彩色条纹。 对于扩展光源，由图2可导出干涉孔径角： ' 'l l a l += β （5-5） 和光源临界宽度： ?? ? ??+== '1l l a b λβλ （5-6） 从式（5-5）和（5-6）看出，当l'=0时，β=0，则光源的临界宽度b 变为无穷大。此时，干涉条纹定域在双棱镜的脊棱附近。b 为有限值时，条纹定域在以下区域内: λ αλ-≤ b l l ' （5-7） a) 图 1 双棱镜干涉原理图
菲涅尔双棱镜干涉测波长
实验17 菲涅耳双棱镜干涉测波长 利用菲涅耳双棱镜可以获得两束相干光以实现光的干涉。双棱镜实验和双平面反射镜实验及洛埃镜实验一起，在确立光的波动学说的历史过程中起了重要作用。同时它也是一种用简单仪器测量光波波长的主要元件。 双棱镜是利用分波阵面法获得相干光的光学元件，本实验用双棱镜实验装置测单色光的波长。 实验目的和学习要求 1. 学习用双棱镜干涉测量单色光波长的原理和方法； 2. 进一步掌握光学系统的共轴调整； 3. 学会测微目镜的使用； 4. 练习逐差法处理数据和计算不确定度。 实验原理 如果两列光波其频率相同，振动方向相同，相位相同或位相差恒定，且振幅差别不太悬殊的情况下，它们在空间相遇时叠加的结果，将使空间各点的光振幅有大有小，随地而异，形成光的能量在空间的重新分布。这种在空间一定处光强度的稳定加强或减弱的现象称为光的干涉。获得相干光源，依其原理不同可分为分振幅法和分波阵面法，牛顿环和劈尖干涉是分振幅的干涉，双棱镜是利用分波阵面法而获得相干光源的。 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°）的直角棱镜合成的。若置波长为λ的单色狭条光源S0于双棱镜的正前方，则从S0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S0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再放一屏，即可观察到明暗相间的干涉条纹。（如图17-1）因为干涉场范围比较窄，干涉条纹的间距也很小，所以一般要用测量显微镜或测微目镜来观察。 图17-1 双棱镜干涉光路 现在讨论屏上干涉条纹的分布情况，分别从相干光源S1和S2发出来的光相遇时，若它们之间的光程差δ恰等于半波长（λ/2）的奇数倍，则两光波叠加后为光强极小值；若δ恰等于波长λ的整数倍，两光波叠加后得光强极大值。即 暗纹条件δ = （2－1）λ / 2 = ± 1, ±2 ,……（17-1）明纹条件δ = λ= 0 , ± 1, ±2 , ……（17-2）如图（17-2）所示，设S1和S2是双棱镜所产生的两相干虚光源，其间距为，屏幕到S1S2平面的距离为D，若屏上的P0点到S1和S2的距离相等，则S1和S2发出的光波到P0的光程也相等，因而在P0点相互加强而形成中央明条纹。
用双缝干涉测光的波长
十八 用双缝干涉测光的波长 (一)目的 了解光波产生稳定的干涉现象的条件；观察双缝干涉图样；测定单色光的波长。 (二)原理 据双缝干涉条纹间距λd L x =?得，波长x L d ??=λ。已知双缝间距d ，再测出双缝到屏的距离L 和条纹间距Δx ，就可以求得光波的波长。 (三)器材 实验装置采用双缝干涉仪，它由各部分光学元件在光具座上组成，如图实18-1所示，各部分元件包括光源、滤光片、单缝、双缝、遮光筒、光屏。 (四)步骤 1.将光源和遮光筒安装在光具座上,调整光源的位置,使光源发出的光能平行地进入遮光筒并照亮光屏. 2.放置单缝和双缝,使缝相互平行,调整各部件的间距,观察白光的双缝干涉图样. 3.在光源和单缝间放置滤光片,使单一颜色的光通过后观察单色光的双缝干涉图样. 4.用米尺测出双缝到光屏的距离L,用测量头测出相邻的两条亮(或暗)条纹间的距离Δx. 5.利用表达式x L d ??= λ,求单色光的波长. 6.换用不同颜色的滤光片,观察干涉图样的异同,并求出相应的波长. (五)注意事项 1.放置单缝和双缝时,必须使缝平行,并且双缝和单缝间的距离约为5~10cm. 2.要保证光源、滤光片、单缝、双缝、遮光筒和光屏的中心在同一条轴线上。 3.测量头的中心刻线要对应着亮(或暗)条纹的中心. 4.为减小实验误差,先测出n 条亮(或暗)条纹中心间的距离a,则相邻两条亮(或暗)条纹间的距离1 -=?n a x . (六)例题 例1.（1）如图实18-2所示，在“用双缝干涉测光的波长”实验中，光具座上放 光源 滤光片 单缝 双缝 遮光筒 屏 图实18-1 图实18-2
(完整版)实验：用双缝干涉测量光的波长单元测试题
(完整版)实验：用双缝干涉测量光的波长单元测试题 一、实验：用双缝干涉测量光的波长实验题 1．在“用双缝干涉测光的波长”的实验中，某同学安装实验装置如图甲所示，调试好后能观察到清晰的干涉条纹． （1）根据实验装置知，②、③、④依次是______、______、______． （2）某次实验时，该同学调节分划板的位置，使分划板中心刻线对齐某亮纹的中心，如图乙所示，此时螺旋测微器的读数为______mm． （3）转动手轮，使分划线向一侧移动到另一条亮纹的中心位置，再次从螺旋测微器上读数．若实验测得4条亮纹中心间的距离为?x1=0.960mm，已知双缝间距为d=1.5mm，双缝到屏的距离为L=1.00m，则对应的光波波长λ=______mm． 2．现有毛玻璃屏A、双缝B、白光光源C、单缝D和透红光的滤光片E等光学元件，要把它们放在图1所示的光具座上组装成双缝干涉装置，用以测量红光的波长． (1)将白光光源C放在光具座最左端，依次放置其他光学元件，由左至右，表示各光学元件的字母排列顺序应为CE________A． (2)将测量头的分划板中心刻线与某条亮纹中心对齐，将该亮纹定为第1条亮纹，此时手轮上的示数如图2所示．然后同方向转动测量头，使分划板中心刻线与第6条亮纹中心对齐，记下此时图3中手轮上的示数__________mm，求得相邻亮纹的间距Δx为 __________mm． (3)为了增大光屏上相邻两条亮纹之间的距离，可以________． A．增大单缝和双缝之间的距离 B．增大双缝和光屏之间的距离 C．将红色滤光片改为绿色滤光片 D．增大双缝之间的距离 3．在“用双缝干涉测光的波长”实验中，光具座上放置的光学元件依次为光源、透镜、M、N、P、遮光筒、毛玻璃、放大镜，如图所示。