利用双棱镜干涉法测He-Ne激光波长
用双棱镜干涉测光波波长
用双棱镜干涉测光波波长
双棱镜干涉法是一种常用的测量光波波长的方法。
在这种方法中，我们使用一对排列
在一起的两个棱镜来分离出不同波长的光并进行干涉。
通过调节棱镜的角度和距离，我们
可以精确测量光波的波长。
在进行双棱镜干涉测量时，首先需要一台光源。
这个光源可以是白光或单色光。
为了
获得更加精确的结果，我们通常使用相干光源，如激光。
相干光源可以产生涡旋状干涉条纹，这对于测量光波的波长非常有用。
接下来，将光源照射在双棱镜的一侧。
这两个棱镜的相对角度和位置都非常重要。
我
们需要调整它们的角度和距离，使它们之间的光程差为整数倍的波长。
这样才能确保在干
涉的时候产生明显的干涉条纹。
一旦我们找到了正确的角度和距离，我们就可以开始观察干涉条纹了。
这些干涉条纹
是由两个光波相遇并干涉而产生的。
如果两个波长相同，干涉条纹会显现出一系列等距的
暗线和亮线。
然而，如果两个波长不同，干涉条纹会出现偏移，并且不再对齐。
这意味着
我们可以通过观察干涉条纹的形状和位置来测量光波的波长。
在实际测量中，我们通常使用一个显微镜来观察干涉条纹。
显微镜可以放大这些条纹，使得我们可以更加清楚地观察它们的形状和位置。
通过使用一些基本的几何和数学计算，
我们就可以从干涉条纹的位置和形状中得出光波的波长。
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。
双棱镜干涉测波长资料
双棱镜干涉测波长资料双棱镜干涉是一种常见的光学干涉实验，通过使用两个棱镜来创建和测量光的干涉条纹，从而测量光波的波长。
以下是双棱镜干涉测波长的一些资料。
一、实验原理双棱镜干涉实验的原理是利用两个棱镜来拆分和重新组合光波，从而在空间中产生干涉现象。
当光通过棱镜时，会被折射并偏转一定的角度。
通过调整两个棱镜之间的距离和角度，可以使得从两个棱镜出来的光波在空间中产生干涉现象，形成明暗交替的干涉条纹。
干涉条纹的间距与光波的波长有关，可以根据干涉条纹的间距来计算光波的波长。
具体来说，假设两个棱镜之间的距离为d，棱镜的折射率为n，入射光的角度为θ，则干涉条纹的间距可以表示为：Δx = λ × n / (2 × sinθ)其中，λ为光波的波长，n为棱镜的折射率，θ为入射光的角度。
二、实验步骤1.准备实验器材：两个相同尺寸的三棱镜、单色光源（如激光笔）、角度计、尺子、实验用的记录纸和笔等。
2.将两个棱镜放置在一张记录纸上，调整两个棱镜之间的距离和角度，使得从两个棱镜出来的光波在空间中产生干涉现象，形成明暗交替的干涉条纹。
3.用单色光源（如激光笔）照射棱镜，使光线垂直于棱镜的平面。
调整光源与棱镜的距离，使得光线可以通过棱镜并照射到干涉条纹上。
4.用角度计测量入射光的角度，并记录下来。
5.用尺子测量干涉条纹之间的距离，并记录下来。
6.改变光源与棱镜的距离或调整棱镜之间的角度，重复步骤2至步骤6，得到多组数据。
7.利用上述公式计算光波的波长，并求出平均值。
三、注意事项1.在实验过程中要保持安静，避免由于环境的干扰而影响实验结果。
2.确保两个棱镜之间的距离和角度调整准确，以免影响干涉条纹的形状和间距。
3.在测量角度和干涉条纹间距时要准确细致，避免误差过大。
4.在使用激光笔等光源时要注意安全，避免直射眼睛或照射易燃物品。
5.在计算光波波长时要根据多组数据求平均值，以提高结果的准确性。
四、实验结果分析根据实验数据，利用上述公式可以计算出光波的波长。
光学实验心得体会
光学实验心得体会本学期，我共做了六个基础光学实验，它们是：实验6（应用焦距仪测定焦距与顶焦距），实验10（应用阿贝折射仪测量固、液体折射率），实验12（单色仪的调节与定标），实验14（小型摄谱仪调节及最佳摄谱位置的确定），实验15（偏振光的产生、检验、及强度测定），实验20（利用双棱镜干涉法测He-Ne激光波长）。
转眼间一个学期的光学实验课已经结束，在实验的过程中我收获很多。
首先是学会了几项重要光学仪器，如550型焦距仪、阿贝折射仪、单色仪、小型摄谱仪等的使用方法，并在实验操作的过程中熟悉了它们的使用技巧。
对于这些仪器的使用，我会在进入实验室之前做好实验预习，然后实验前认真观察老师的演示，这样在自己的操作过程中，就能很快掌握操作方法和技巧，不仅有利于保护光学元件，而且能使自己顺利高效的完成实验。
其次，光学实验自身所具有的严谨性、精密性对我们来说也是一项挑战。
这要求我们在实验过程中不得有一丝的马虎，必须全神贯注，认真对待实验操作，实事求是的记录和处理实验数据。
在有数据测量的实验中，我们都会做多组平行实验，最终以取平均值的方法来减小实验误差。
这种严谨周密的实验态度，培养了我的细心和耐心，对我以后的学习生涯也将产生深远影响。
最后，光学实验与其他实验相比，最吸引人的地方是它的神奇与美丽，在做单色仪的调节与定标实验时，我刚一开始实验就被视野中绚丽的各色光线所吸引，更为自己能调节出这样的美景所自豪。
其他各个实验，也都以不同的方式，向我们诠释着光与影的神奇魅力！对于光学实验，我还想提出一些自己的建议：第一点，希望实验室可以更新仪器设备，淘汰那些已经损坏或者精确度大大降低的仪器。
第二点，希望老师们可以调整实验安排，让学生能在有限的实验机会里，参与更多的实验项目，以丰富我们的实验经历。
另外，谢谢所有光学实验室的老师们这一学期对我们的辛勤培养。
祝老师们事业顺利，生活幸福！。
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。
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。
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。
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报告：用双棱镜干涉测光波波长摘要：本实验通过使用双棱镜干涉仪测量光波的波长。
首先使用可见光源发出的光波通过一个狭缝进入光源之后，然后经过一片镜片透射并折射至一个反射镜上。
反射镜会将光波反射回来，经过同样的路径返回光源。
之后，光波会经过双棱镜，在双棱镜的相交面发生干涉，形成明暗相间的条纹。
通过测量条纹的间距，计算得到光波的波长。
最后，将测得的实验数据与理论计算进行对比，验证实验方法的准确性。
引言：干涉是一种波动现象，广泛应用于物理学和光学领域。
双棱镜干涉仪是一种重要的实验装置，用于测量光波的波长。
在本实验中，我们将使用双棱镜干涉仪测量光波波长。
通过实验测量得到的数据，可以验证光波的波动性，加深对干涉现象的理解。
实验原理：双棱镜干涉仪是一种基于干涉现象的实验仪器。
当光波通过双棱镜时，由于两个棱镜的角度不同，光束在接触面的交叉区域会发生干涉现象。
在干涉区域内，光波的相位差会导致明暗相间的干涉条纹出现。
当两束光波经过双棱镜后重新重叠时，如果它们的相位差是整数倍的2π，就会产生干涉增强，形成明纹；如果相位差是奇数倍的π，就会产生干涉抵消，形成暗纹。
两束光波的相位差与光波的波长和棱镜的几何参数有关。
通过测量干涉条纹的间距，就可以反推出光波的波长。
实验步骤：1.将可见光源放置在适当的位置，使得光线能够通过狭缝。
2.调节狭缝的宽度，使得透过狭缝的光线足够亮且窄。
3.将一片透明的玻璃片放置在光源上，将折射后的光线引导到反射镜上。
4.调节反射镜的角度，使得反射后的光线能够重新射回光源。
5.将双棱镜放置在光源后面，并调节双棱镜的间距和入射角度。
6.在干涉区域观察干涉条纹的形成，并使用目镜测量明纹和暗纹之间的距离。
7.重复实验，测量多组数据，计算光波的波长。
8.将实验数据与理论计算进行对比，验证实验方法的准确性。
数据记录和计算：根据测量得到的干涉条纹间距和棱镜的几何参数，我计算出了不同光波波长下的相位差。
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实验题目：利用双棱镜干涉法测He-Ne 激光波长
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：光具座，He-Ne
激光器，双棱镜，扩束激光透镜及镜架，成像透镜及镜架，
测微透视观察屏卷尺等 实验原理：
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ΔX ，则实验所用光波波长λ可由下式表示： λ= D d ΔX
由于干涉条纹宽度ΔX 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，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1S 和2S 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1d ，和两缩小像的间距2d ， d= 21d d
实验步骤：1调节光学元件等高共轴：调节光源狭缝，双棱镜，测微目镜等高共轴，并使狭缝方向与双棱镜棱脊沿竖直方向平行
2调节出清晰的干涉条纹：开启光源调节放置位置及光路，使光通过狭缝对称地照到双棱镜棱脊两侧，将缝调至适当宽度，微调狭缝的倾角，以从目镜中看到清晰的条文为准。
3测x和D：调节缝屏之间的间距适中，固定狭缝，双棱镜，测微目镜位置不变，移动测微目镜读数骨轮，测缝屏之间的距离
4测a：用凹透镜成像法测虚光源间距a=ua`/v
注意事项：1先粗调后细调。
测量要满足无视差要求。
注意消除测微目镜
鼓轮的空程误差。
2单缝面到支座中心距离为42.00mm，测微目镜叉丝面到支座中心距离为37.15mm。
3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；要注意防止回程误差；旋转读数鼓轮时动作要平稳、缓慢；测量装置要保
持稳定．
实验结果：表格数据
实验思考：1实验中用透视观察屏测量条纹间隔及虚光源像的距离，为何不用白屏观察
和测量
2可以更具像距焦距测算出物距，也可以应用两次成像法计算，试比较哪种好，是否与成像透镜焦距长短有关？
3仔细观察双棱镜扩束镜远近不同时，观察屏上干涉条纹间距如何变化？虚光源像的间距如何变化？在不同条件下成像时要保证成像同样清晰，成像透镜那个位置是否要变化？将观察结果进行理论分析。