双棱镜测激光波长
普物实验：复习-双棱镜干涉测波长
3．试证明公式 d'
因当两次成像时,如图,有
u v u v
d’
即所谓共轭.又因,
d 1d2
d' u
d' u
u
d1 v
d2 v
由上两式得:
d' 2 1
d1d2
所以
d'
d 1d2
v u'
L
d1 d2
v'
附：共轭的证明
按照透镜成像公式，在O1处
d’
1 1 1 u Lu f
在O2处
u
1 1 1
4、在双棱镜测定光波波长实验中,你能想出其他方法 测量两个虚光源到测微目镜之间的间距吗?
用双棱镜测定光波波长
一、干涉相关知识 二、实验基本原理 三、如何测量D、d、Δx 四、元件共轴调节 五、实验常见问题及处理
若S1和S2发之间的距离为d ’，S至观察屏的距离为d，
Po为屏上与S1及S2等距离的点，在该点处两束光波 的光程差也为零，因而两波相互加强而成零级的亮 条纹。在Po点的两边还排列着明暗相间的干涉条纹。
d’
d
设S1和S2到屏上距Po点的距离为Xk的Pk点的光 程差为δ ，当d >> d’、d >>X 时，有：
d x
d
如果测得d，d‘及便可由式求出 λ值。
二.如何测量测量d、d’、Δx
用两次成像法测量d、d’，如下图示意：
d’
d1 d2
测微目镜测量放大和缩小虚光源的间距（d1、d2）
d d1d2
ud vd f
因上两式等号右边相等， 而v=L－u，解得
u Ld 2
v=L－u= L- L 2=d
用菲涅尔双棱镜测量光的波长
一、引言法国科学家菲涅尔用几个自己设计的新实验，在当时令人信服地证明了光的干涉现象的存在，这些实验之一就有他在1826年进行的双棱镜实验。
与杨氏双缝干涉借助衍射形成分波面干涉不同，它利用棱镜形成“双缝”，并用毫米级的精度测量出纳米级的精度，它的物理思想、实验方法和测量技巧至今仍值得我们学习，并且对于以后微观物理学方面的实验仍然具有巨大的作用。
在本实验中通过用菲涅尔双棱镜对纳光波长的测量，要求我们掌握光的干涉有关原理及光学测量的基本技巧，特别要学习在光学实验中计算测量结果不确定度的各种方法。
二、实验原理1)菲涅尔双棱镜实际上是一个顶角A极大的等腰三棱镜,如下图所示，当S点处的单色点光源从BC面入射时，通过ABD的光向下偏折，通过ACD的光向上偏折，形成如图所示的交叠区，并产生S1、S2两个虚的点光源，于是在交叠区两个虚光源发出的相干光发生干涉；干涉条纹间距为X=Dλ/d (1)；其中d是两个虚光源之间的间距；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可直接读出条纹间距X的值，D可直接由导轨上的直尺读出。
观察屏 S点光源通过双棱镜的折射2)虚光源间距的测量：使用二次成像法，光路图如下图所示：在双棱镜与测微目镜之间加一个焦距为f的凸透镜L，当D>4f时，可以移动L在测微目镜中观察到两虚光源的放大像和缩小像，读出虚光源像的间距d1,d2；有几何光学可知：d=(d 1d 2) 1/2；带入即可求出虚光源间距d 的值。
（由于制图不太准，图上显示的两个焦距f 略有差异,实际是相同的）3) 实验时我们利用以上原理来对未知量条纹间距X ,及虚光源间距d ；并且将点光源换成线光源使衍射条纹由点变线，增强了条纹的亮度，方便读数测量。
三、实验装置及实验过程实验装置双棱镜、测微目镜、光具座、线光源和透镜； 右图为测微目镜的结构图：使用时调节目镜与分划板之间的距离使之能清晰地看到分划板的准线及刻度线；而后调节测微目镜与待测实像的距离使像清晰无视差并且便于测量。
用双棱镜干涉测光波波长分析报告
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 Dd∆=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，然后维持恒定，沿光具座前后移动透镜L '，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1S 和2S 经透镜所成的实像1S '和2S '，其中一组为放大的实像，另一组为缩小的实像．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 =(2)图3 用透镜两次成像法测两虚光源的间距d(4)用所测得的x ∆、D 、d 值，代入式(1)，求出光源的波长λ．(5)计算波长测量值的标准不确定度．4．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，必须引入相应的修正,否则将引起较大的系统误差．(3)测量1d 、2d 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1d 、2d 测量的精确度．（可对比一下加或不加光阑的测量结果．）【思考题】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 d d =.附：测量钠光波长数据记录与处理D = (mm) x ∆= (mm)x D d ∆=λ=Dd d x 21∆不确定度计算举例：用双棱镜测量光源的波长（λ）实验，测量公式为：Dn x d d 121∆=λ 式中1d 为两虚光源经透镜1L 所成二亮线（光源实像）的间距，2d 为透镜移至2L 二亮线的间距，D 为虚光源到其实像的距离。
(完整版)双棱镜测量波长的实验改进及调节技巧毕业论文
中文摘要本文首先介绍了双棱镜测量波长的基本的装置和原理及一般的操作步骤及方法，随后分析双棱镜测量波长的实验所引起的系统误差分析，及实验过程中遇到的操作困难等问题，针对这些问题，分别采取不同的实验改进方法对实验进行优化从而减少误差及减少操作的困难。
关键词：双棱镜波长干涉虚光源误差二次成像法等位移法ABSTRACTKey Words：biprism wavelength interference virtual light source error the secondary imaging method1．双棱镜测量光波长的背景利用菲涅尔双棱镜测量光波波长实验是大学物理实验中的基础实验，通过实验可以让学生掌握用菲涅尔双棱镜获得双光束干涉的方法，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. 双棱镜干涉实验的装置和原理2.1 双棱镜双棱镜外形结构如图1 所示, 将一块平玻璃板上表面加工成两楔形面, 端面与棱脊垂直, 楔角较小, 一般在30′- 1°之间。
2.2 双棱镜干涉实验中所用的仪器有双棱镜，可调狭缝，辅助透镜(两片)，读数显微镜，光具座，白屏，钠灯，原理如图1，双棱镜干涉是光的分波阵面干涉现象，由S发出的单色光经双棱镜折射后分成两列，相当于从两个虚光源S 和S 射出的两束相干光。
这两束光在重叠区域内产生干涉，在该区域内放置的读数显微镜中可以观察到干涉条纹。
图1 双棱镜干涉原理图2.3 根据光的干涉理论能够得出相邻两明(暗)条纹间的距离为：也就是：中是光波的波长，d是两个虚光源之间的距离，D是虚光源到接收屏之间的距离，是干涉条纹的间距。
利用双棱镜测量光波的波长，只要测出虚光源到接收屏之间的距离D（可以在光具座中直接读出可调狭缝到读数显微镜之间的距离近似为虚光源到接收屏之间的距离），从读数显微镜中直接测出干涉条纹的间距。
两个虚光源之间的距离无法直接测量出来，可以通过以下的方法，间接测出两个虚光源之间的距离，利用透镜成像法求出两个虚光源之间的距离d：保持狭缝与读数显微镜的距离不变，并且满足，在狭缝与读数显微镜之间放一凸透镜Q，凸透镜Q的焦距为，移动凸透镜，可以在读数显微镜中分别看到放大的实像和缩小的实像。
用双棱镜测定光波波长.
xk d D
当
(k 0, 1, 2,)
k
在
D x k k d
处产生亮条纹；
D 1 1 而当 (k ) 即 x k (k ) 产生暗条纹。 d 2 2 D 这样，两相邻亮条纹的距离为：x x k 1 x k d
如果测得D，d及便可由式求出 λ值。
二.如何测量测量D、d、Δx
用两次成像法测量D、d，如下图示意：
在实验光具座上测出透镜两次移动间距（Δ），同时 用测微目镜测量放大和缩小虚光源的间距（d’、d’’）
d dd
'
''
D 2 f 4 f 2 2
测量 Δx
直接用测微目镜测量多条干涉条纹间距nΔX 注意:用测微目镜测量时，要克服螺距差
四.实验仪器
干涉 滤波 片 可调 狭缝
双棱镜 凸透镜 测微 目镜
辅助屏
五.实验常见问题及处理
1.测量仪器没有调节好就开始测量数据。实验中通 过测微目镜来测量数据，首先要调节测微目镜的 可旋转目镜部分，将分划板上的叉丝调节到自己 认为最清晰，方可开始后面的测量。 2.用测微目镜测量数据，在具体的操作中转动读数 鼓轮时同样要克服螺距差。 3.在实验中往往出现干涉条纹不够清晰，而有些操 作者就开始测量。引起条纹不够清晰的原因很多： 1.)狭缝过宽，引起双缝干涉的条纹对比度降低 2.）狭缝没有与双棱镜的棱脊平行，等等。
三.元件共轴调节
实验装置应调节到下述状态： （1）光具座上各元件等高共轴。 （2）双棱镜的棱脊严格平行于狭缝，且狭缝 宽度适当，以获得清晰的干涉条纹。
具体调节方法如下： 1.调节单狭缝与双棱镜以及测微目镜共轴。（利用 白光干涉中心位置的移动调节） 2.调节透镜使其与上述系统共轴。（可参考透镜焦 距测量实验）
双棱镜法测光波波长的方法探究
双棱镜干涉法测光波波长的方法探究13级物理师范 黄传帅引言：前不久，在张老师的指导下我做了双棱镜干涉实验，测得了光的波长。
回去自己思考后并查阅相关文献，获知双棱镜干涉法测光波波长的方法不仅仅局限于一种，而且每种方法都有它的优缺点。
因此通过探究双棱镜法测光波波长的方法，并分析它们的原理及其不足之处，可以提高物理系的本科生的科研能力和科学素养及其分析问题的能力，也可以丰富该实验在教学中的应用，增强学生对光的干涉的理解。
双棱镜干涉测光波波长实验是光学实验中一个基本的又是带有典型的实验,它可作为综合性或设计性实验,整个实验过程动手能力是一个很好锻炼和提高;通过数据处理和误差分析能对培养科学素质和科研能力以及分析问题和解决问题的能力起到很好的促进作用。
【一】 二次成像法（1） 实验原理如果两种频率相同的光波沿着几乎相同的方向传播，并且它们的相位比随时间的变化而变化，那么在两列光波相交的区域，光波分布是不均匀的，而且是在某些区域表现为加强，在某些地方表现为减弱（甚至可能为零），这种表现称为光的干涉。
在菲涅尔1818年设计的双棱镜干涉实验中，杨氏干涉实验中的双狭缝被一个双棱镜取代。
光源S 发出的光经双棱镜折射而形成两束光，可视为分别从虚光源S1、S2发出。
在两光束相交的区域放置观察屏，在P1、P2区间就可以观察到干涉条纹。
虚光源等效于双狭缝 形成了光波的分波面干涉。
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（近似的在光源狭缝S 的平面内）至观察屏P 的距离，且干涉条纹宽度为.则实验所用光波波长 可由下式表示：x d d ∆='λ 上式表明，只要测出d ',d 和 ，就可算出光波波长。
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。
(2)实验步骤1、调节共轴（1）将单色光源M （氦氖激光器）、会聚透镜L 、狭缝S 、双棱镜AB 与测微目镜P ，按下图图所示次序放置在光具座上，用目视粗略的调整它们中心等高、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。
用菲涅尔双棱镜测量光波波长
一、实验目的 二、实验原理 三、实验仪器
用菲涅尔双棱镜测光波波长
【实验目的】
1. 观察双棱镜产生的干涉现象 2. 掌握获得双光束干涉的一种方法， 进一步理
解产生干涉的条件 3. 学会用双棱镜测定光波波长
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【简要原理】
相干光是产生光的干涉现象的必要条件。常用的获得相干光的 方法有双缝、 双面镜、 双棱镜及洛埃镜等， 它们都是属于双缝干 涉实验的同一类型。 利用相干光产生的干涉图样， 可以测定单色 光的波长。 本实验是用双棱镜测定钠光的波长。
单色光从狭缝 S 射出， 经双棱镜折射后分为两束光，它们好像 是分别从虚光源 S1 和 S2发出的， 它们是相干光。 于是在两束相干 光重叠的区域内产生干涉现象，如图。在该区域内放置的观察屏上 可以观察到明暗交替的等间距的干涉条纹，条纹的取向与狭缝平行。
M P S1
S
S2
N
D
E F
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光波的波长由下式确定：
d x
D
式中 D 为狭缝到观测屏的距离，d 为两虚光源 S1 和 S2 的距
离，x 为条纹间距。 测得 D 、d 座、双棱镜、可调狭缝、会聚透镜、测微目镜、钠光灯
可调狭缝
会聚透镜
测微目镜
钠光灯
双棱镜
光具座
电源
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双棱镜测量波长的实验改进及调节技巧
中文摘要本文首先介绍了双棱镜测量波长的基本的装置和原理及一般的操作步骤及方法，随后分析双棱镜测量波长的实验所引起的系统误差分析，及实验过程中遇到的操作困难等问题，针对这些问题，分别采取不同的实验改进方法对实验进行优化从而减少误差及减少操作的困难。
关键词：双棱镜波长干涉虚光源误差二次成像法等位移法ABSTRACTKey Words：biprism wavelength interference virtual light source error the secondary imaging method1．双棱镜测量光波长的背景利用菲涅尔双棱镜测量光波波长实验是大学物理实验中的基础实验，通过实验可以让学生掌握用菲涅尔双棱镜获得双光束干涉的方法，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. 双棱镜干涉实验的装置和原理2.1 双棱镜双棱镜外形结构如图1 所示, 将一块平玻璃板上表面加工成两楔形面, 端面与棱脊垂直, 楔角较小, 一般在30′- 1°之间。
2.2 双棱镜干涉实验中所用的仪器有双棱镜，可调狭缝，辅助透镜(两片)，读数显微镜，光具座，白屏，钠灯，原理如图1，双棱镜干涉是光的分波阵面干涉现象，由S发出的单色光经双棱镜折射后分成两列，相当于从两个虚光源S 和S 射出的两束相干光。
这两束光在重叠区域内产生干涉，在该区域内放置的读数显微镜中可以观察到干涉条纹。
图1 双棱镜干涉原理图2.3 根据光的干涉理论能够得出相邻两明(暗)条纹间的距离为：λdDx=∆也就是：xDd∆=λ中λ是光波的波长，d是两个虚光源之间的距离，D是虚光源到接收屏之间的距离，x∆是干涉条纹的间距。
利用双棱镜测量光波的波长，只要测出虚光源到接收屏之间的距离D（可以在光具座中直接读出可调狭缝到读数显微镜之间的距离近似为虚光源到接收屏之间的距离），从读数显微镜中直接测出干涉条纹的间距。
两个虚光源之间的距离无法直接测量出来，可以通过以下的方法，间接测出两个虚光源之间的距离，利用透镜成像法求出两个虚光源之间的距离d ：保持狭缝与读数显微镜的距离不变，并且满足fD 4>，在狭缝与读数显微镜之间放一凸透镜Q ，凸透镜Q 的焦距为f，移动凸透镜，可以在读数显微镜中分别看到放大的实像和缩小的实像。
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双棱镜测氦氖激光波长
一．实验目的
1.查找资料，了解双棱镜测激光波长原理和方法
2.熟悉实验器材
3.了解实验内容，掌握实验器材的使用方法以及实验操作的具体步骤
4.了解双棱镜干涉法测定激光波长的原理
5.学会在光具座上布置和调整光路系统
6.熟练使用读数显微镜
二，实验原理
双棱镜干涉
设光波照明一个单缝S(视为线光源)，令双棱镜顶角平行于单缝，且平分入射光波的波面，则经双棱镜折射所产生的两束光波好像是从S 1和S 2(两虚光源)处发出来的(见图
1)。
若在两光波迭加区域内设置一观察屏如毛玻璃，则屏上就形成一系列明暗交替的平行匀排直条纹，借助读数显微镜即可进行观测。
若单缝离屏的距离为D ，在屏的x 轴上任取一点P(x)(如图2)，则从S 1和S 2两虚光源发出的两列波到达P 点时的光程差为(1)式所示。
D
x d ⋅=∆ (1) 式中D>>d 、x ，根据干涉明、暗条纹之间的条件有
⎪⎩
⎪⎨⎧+==∆)()21()(暗明λλk k D dx (2)
故P 点为明或暗条纹时，应满足如下关系
⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧+=)
()21()(暗明λλk d
D k d D x (3) 不难求得，任何两相邻的明条或暗条的间距应为 λd
D x =∆ (4) 由此可见，条纹间距正比于D 和λ，反比于d(两虚光源间距)。
根据此式，测定x ∆、D 和d ，便可求得光波长λ。
为测量两虚光源的间距d ，本实验采用透镜成像法，即用透镜将虚光源成像在屏上，一读数显微镜测量虚光源的像间距d’。
为了避免测量上产生较大误差，充分发挥读数显微镜精确测量的功能，我们可以采取透镜两次成像法，分别测得两次虚光源所成像的间距d’和d ”，则两虚光源间距可由下式求得
d d d '''= (5)
三．实验内容
1．调节光柱的水平度
2．把狭缝器、双棱镜和毛玻璃屏，显微镜放置于一条直线上
3．开启激光器调节倾角，直到用尺测得的光源的出口到桌面的高度与毛玻璃屏中心点到桌面的高度相等，然后调节狭缝器、双棱镜和读数显微镜共轴等高，移动狭缝器并调节大小，在双棱镜处用一挡光片，可以看到衍射光斑，微调双棱镜片，微调双棱镜使衍射光斑的中心点通过棱镜的脊背，在微调毛玻璃屏使干涉条纹大多落在屏的中心，调节显微镜目镜使叉丝最清晰，调节显微镜的物镜，使看到的衍射条纹和干涉条纹相结合的干涉条纹最清晰为止。
4．然后测量两相邻干涉条纹的间距，微微移动显微镜，或转动物镜使竖叉丝与干涉条纹平行，然后旋转调节器使显微镜筒往一个方向移动，最后记下相邻两干涉条纹之间的间距
5．用两次成像法进行测量两虚光源的间距 ，把透镜至于毛玻璃屏与双棱镜之间，调整透镜可以看到两个不同间距的光源，最后测量呈放大和缩小的两个点的间距，然后代入公式可以求得两虚光源的间距d ，并多次测量，最后把测得的数据代入公式可求得激光的波长
四．实验数据
∴d d d '''=
=2.245mm ∴x D
d ∆=
λ=6.314×10-7m
五．实验注意事项
1．激光束中心一定要通过棱镜x，
2．读数显微镜的滚轮，在转动的测量过程中只能往一个方向旋转，不能回转（防止回程差）；
3．二次成像法测量激光源的间距时双棱镜与毛玻璃屏间距必须满足d>4f f为透镜焦距。