双棱镜干涉的深入研究实验报告
实验25-2光的干涉(双棱镜)
实验25-2 双棱镜干涉[实验目的]1．观察分波阵面干涉—双棱镜干涉现象并研究其定性规律。
2．掌握用干涉法测定钠光灯波长，学习测微目镜的使用，并对测量结果的不确定度进行评定。
[实验仪器]光具座、钠光灯、狭缝、双棱镜、测微目镜、凸透镜等。
[实验原理]双棱镜干涉实验在光具座上进行。
图25-1是本实验的装置和光路俯视简图。
从钠光灯M 发出的单色光照亮狭缝S ，S 作为次级光源照射到双棱镜B 上。
双棱镜是由两个很小的锐角（约0.5º~1º）和一个很大的钝角（约178º~179º）构成的三棱镜。
经过双棱镜后光被折射成两束，即光的波阵面经过双棱镜后被分成前进方向不同的两部分，这两部分波阵面如同从两个虚光源S 1 、S 2 直接发出。
S l 、S 2 即为相干光源，在它们各自发出光束的重叠区域就会产生干涉现象，利用测微目镜F 观察和测量重叠区域内干涉条纹的分布。
本实验中，任意相邻两明（或两暗）条纹.的间距为λd D x =∆两虚光源之间的距离d 可用二次成像法测量。
在双棱镜和测微目镜之间放一凸透镜L ，设凸透镜的焦距为f 0 ，在狭缝与双棱镜的距离小于2f 0 ，狭缝与测微目镜分划板之间的距离D > 4 f 0 ，狭缝、双棱镜和测微目镜位置不变的条件下，只移动凸透镜，当分划板上分别出现两个虚光源的缩小像和放大像时，分别测出两虚光源像之间相应的间距d 1 和d 2 ，则虚光源的间距21d d d =图25-1[实验内容及步骤]一、调整光路。
二、研究双棱镜干涉的定性规律。
三、用测微目镜测量干涉条纹的间距。
四、测量两个虚光源之间的距离d。
[数据表格及数据处理]表25-1用测微目镜测量干涉条纹的间距单位：mmD=0.5654m，Δm(D)=0.5×10-3 m，Δm(Δx)=Δm(d)=0.001mm。
表25-2测量两个虚光源之间的距离d单位：mmnm 94.586m 1094.5865654.010114.010911.2933=⨯=⨯⨯⨯=∆⋅=---D x d λm 1029.03105.03)()()(33--⨯=⨯=∆==D D u D u m B()()()[]mm1036.0001.0001.00001.00001.0301561)(32222612-=⨯=+-++-++-⨯=⨯=∆∑i iA x u ν mm 1058.03001.03)()(3-⨯==∆∆=∆x x u m Bmm 1068.0)1058.0()1036.0()()()(3232322---⨯=⨯+⨯=∆+∆=∆x u x u x u B A()()[]mm1036.0001.00001.0001.0001.00301561)(22222612-=⨯=++-+-++⨯=⨯=∑i i A d u ν mm 1058.03001.03)()(3-⨯==∆=d d u m Bmm 1068.0)1058.0()1036.0()()()(332322---⨯=⨯+⨯=+=d u d u d u B A%5.000512.0911.21058.0114.01058.05654.01029.0)()()()(232323222≈=⎪⎪⎭⎫⎝⎛⨯+⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯+⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯=⎥⎦⎤⎢⎣⎡+⎥⎦⎤⎢⎣⎡∆∆+⎥⎦⎤⎢⎣⎡=---d d u x x u D D u u cr λ nm 3005.300512.094.586)()(≈=⨯=⋅=λλλcr c u unm )3587()(±=±=λλλc u。
双棱镜干涉的深入研究
双棱镜干涉的深入研究 周晓琳 （东北师范大学 物理学院 2011 级
长春
130024）
摘 要:首先，利用分光计测量了双棱镜的楔角，并发现楔角越大干涉条 纹亮度越强，宽度越小。其次，得到 l-d 曲线，并利用 l-d 的直线表达式，提 出了一种用于计算双棱镜折射率 n 及厚度 h 的新方法。 关 键 词：楔角、l-d 曲线、干涉条纹、双棱镜厚度 1. 实验内容及记录 1.1 测量双棱镜的楔角并比较角度不同干涉现象的差异 先调节分光计，使它能够处于测量状态再将双棱镜按右图的方式放置在载 物台上（楞脊冲着望远镜） ，通过望远镜观察，视野里会出现四个十字叉丝(如 图 1)
注意调节仪器等高同轴，且使屏到虚光源的距离为 45cm（即虚光源到移测 显微镜的距离为 48cm） 并 调节棱脊与缝平行，此时可看到清晰条纹 再 拍摄条 纹。 记录如下：V11=10°20′ V12=190°21′ V11′=11°14′ V12′= 191°13′ V21=60°7′ V22=240°7′ V21 ′ =61°1′ V22 ′ =241°1′V31=35°10′ V32= 215°10′V31 ′=36°4′ V32 ′=216°4′，经测量并计算可得，1 号双棱镜楔 角：α=27′干涉条纹为左图 , 2 号双棱镜楔角：α=36′，干涉条纹如右图
移动望远镜使最左侧的十字叉丝的竖线与目镜中的竖线重合，记录此时示 数为 v1 ，v2 ，按照同样的方式，当最右侧的十字叉丝竖线与目镜中竖线重合 时，记录分光计示数 v1′，v2′。根据 置
菲涅尔双棱镜实验报告
菲涅尔双棱镜实验报告一、实验目的本实验旨在通过菲涅尔双棱镜实验，观察光的干涉现象，测量光波波长，并加深对光的波动性的理解。
二、实验原理菲涅尔双棱镜是由两个折射角很小的直角棱镜底边相接而成。
当一束单色平行光垂直照射在双棱镜的棱脊上时，经双棱镜折射后，其折射光可视为由两个虚光源发出的相干光。
这两个虚光源发出的光在空间相遇，会产生干涉条纹。
根据光的干涉原理，相邻两亮条纹或暗条纹之间的距离与光波波长、双棱镜到观察屏的距离以及两虚光源之间的距离有关。
通过测量条纹间距、双棱镜到观察屏的距离以及两虚光源之间的距离，就可以计算出光波波长。
三、实验仪器钠光灯、菲涅尔双棱镜、凸透镜、测微目镜、光具座等。
四、实验步骤1、调节光具座上各元件，使其共轴。
将钠光灯、双棱镜、凸透镜和测微目镜依次放置在光具座上，调节它们的高度和位置，使它们的中心大致在同一水平轴线上。
2、调整钠光灯的位置，使其发出的平行光垂直照射在双棱镜的棱脊上。
3、移动凸透镜，使通过双棱镜折射后的光线在测微目镜中形成清晰的像。
4、调节测微目镜，使其十字叉丝清晰，并使干涉条纹清晰可见。
5、测量条纹间距。
通过测微目镜测量相邻十条亮条纹或暗条纹之间的距离，多次测量取平均值。
6、测量双棱镜到测微目镜的距离。
使用直尺测量双棱镜到测微目镜的距离，同样多次测量取平均值。
7、测量两虚光源之间的距离。
利用凸透镜成像法测量两虚光源之间的距离。
五、实验数据及处理1、条纹间距的测量测量次数 1：＿____mm测量次数 2：＿____mm测量次数 3：＿____mm平均值：＿____mm2、双棱镜到测微目镜的距离的测量测量次数 1：＿____cm测量次数 2：＿____cm测量次数 3：＿____cm平均值：＿____cm3、两虚光源之间的距离的测量测量次数 1：＿____mm测量次数 2：＿____mm测量次数 3：＿____mm平均值：＿____mm根据实验原理，光波波长的计算公式为：＼＼lambda ＝＼frac{d ＼times ＼Delta x}｛D}＼其中，＼（＼lambda\）为光波波长，＼（d\）为两虚光源之间的距离，＼（＼Delta x\）为条纹间距，＼（D\）为双棱镜到测微目镜的距离。
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S1和S2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值d '． d '．多测几次，取平均21d d d ='图3 (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．)【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 d d ='THANKS致力为企业和个人提供合同协议，策划案计划书，学习课件等等打造全网一站式需求欢迎您的下载，资料仅供参考。
双棱镜实验报告总结
双棱镜实验报告总结双棱镜实验是一种经典的光学实验，通过研究光在双棱镜中的传播与偏折规律，探究光的折射现象。
本次实验以双棱镜的入射角和折射角的变化关系为基础，进一步研究了双棱镜的折射定律和折射角与入射角之间的关系。
通过本次实验，我深入了解了折射现象及其规律，并从中得到了一些有意义的结论。
在实验中，我首先使用一个光源和一个双棱镜组成光学系统，通过调整光源和双棱镜的位置，使得光线垂直入射到双棱镜的一棱上，观察光线的折射情况。
实验中我发现，无论角度如何改变，光线都会从一棱射入双棱镜的材料中，并在材料内发生折射，然后再次折射出来，并以一个特定角度离开双棱镜。
我按照实验要求测量了入射角和折射角的数值，并绘制了入射角和折射角之间的关系曲线，发现了折射定律的存在并得到了数学表达式。
通过仔细观察数据和曲线，我发现了一些重要的实验现象和实验结果。
首先，我发现入射角和折射角之间存在着一个正比例的关系，即折射角随着入射角的增加而增加，当入射角增加到一定值后，折射角也会增加到一定值，并最终达到稳定状态。
同时，我还发现了一个重要的结论，那就是光线在经过双棱镜折射后，如果继续用一块与双棱镜材料相同的材料做折射介质，光线的方向将不再改变，呈现直线传播的状态。
在实验过程中，我还发现了一些不确定因素对实验结果的影响。
首先，由于光线在折射过程中容易发生偏折和散射，因此在实验中需要保持光线的稳定和准直性，避免因为非理想条件的影响而导致实验结果不准确。
其次，双棱镜的表面质量和形状对光线的传播也有一定的影响，因此在实验中需要选择质量好、形状规则的双棱镜进行实验。
最后，实验环境的温度和湿度变化也可能对光线折射产生一定的影响，因此需要在恒湿、恒温的环境中进行实验，以保证实验结果的准确性。
通过本次实验，我对光的折射现象及其规律有了更深入的理解。
我明白了光线在不同介质中传播时的变化规律和数学表达式，也了解了一些实验中可能遇到的问题和需要注意的事项。
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V1、V2；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V1'，V2'，由此得双棱镜的楔⾓α为：α=(｜V1'－V1｜+｜V2'－V2|)/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Ｓ1和Ｓ2，ｄ通过透镜Ｌ在两个不同位置的⼆次成像求得，即ｄ＝21dd，ｄ1为两虚相⼲光源通过透镜所成的放⼤实像间的距离ｄ2为两虚相⼲光源通过透镜所成的缩⼩实像间的距离[3]。
双棱镜干涉实验
双棱镜干涉实验双棱镜干涉实验是一种经典的光学实验。
它利用双棱镜将入射光分成两束光线，然后再让两束光线重新相遇，形成干涉条纹，从而研究光的干涉现象。
以下将介绍双棱镜干涉实验的原理、实验步骤和实验结果等内容。
一、实验原理1.干涉现象在介质边缘，当光线从一种介质进入另一种介质时，会发生反射和折射两种现象。
如果入射光线与介质表面成一定角度，同时介质表面具有平行的微小凹凸，就会发生干涉现象。
干涉的产生是由于反射光与折射光在一定条件下加强或相消的结果。
双棱镜是一种由两个尖端相对的三棱镜组成的光学器件。
双棱镜干涉实验中，通过将入射光线分成两束光线，然后再让两束光线重新相遇，形成干涉条纹。
其中一束光线是由顶面的反射光构成的，另一束光线是由斜面的折射光构成的。
两束光线相遇后，在空气中形成干涉条纹，用显微镜观察即可。
3.干涉的条件（1）光波长应该是一定的。
（2）两条干涉光线的振幅应该是一致的。
二、实验步骤1.制备准备一个几何平双棱镜、一支白色的 LED 手电筒、一台相机和一个红色滤光片。
将手电筒置于几何平双棱镜的一侧，以使双棱镜的光轴与手电筒的光轴垂直。
将红色滤光片放在相机的前面以便观察干涉条纹。
2.实验操作打开手电筒并将光线照向双棱镜上。
用相机拍摄出照射双棱镜的光斑。
将滤光片调整到最佳位置，观察干涉条纹。
3.记录结果记录所有实验结果，包括干涉条纹的形态、数量等。
三、实验结果在实验过程中，我们可以清晰地观察到干涉条纹的形态、数量和亮度等。
当两束干涉光线相遇时，如果它们的相位差为奇数倍的半波长，就会出现暗条纹；如果相位差为偶数倍的半波长，就会出现亮条纹。
实验结果可能因几何平双棱镜的不同而有所不同，不过大致上都应该能够观察到干涉条纹的形成。
四、实验注意事项1.在进行双棱镜干涉实验时，要注意保持实验环境的稳定性。
2.调整实验仪器时，要仔细调整各个部件的位置，以消除可能存在的误差。
3.拍摄干涉条纹时，要注意调整相机的曝光时间，保证能够拍摄到清晰的干涉条纹。
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报告
实验目的：
通过实验研究双棱镜干涉的原理和特性。
了解干涉仪的结构、调节以及干涉问题的解
决方法。
实验器材：
双棱镜干涉仪、面镜、像差调节仪、人眼观察系统等。
实验原理：
在双棱镜干涉仪中，将白光通过狭缝经过一个凸透镜透过一块玻璃片，接着透过一个
双棱镜，形成一个两个半圆拱形的圆环。
因为白光是由多种颜色的波长组合而成的，所以
在圆环上不同位置的颜色不同。
干涉图像上最亮的区域称为中央主峰，其余区域的亮度随
距中央主峰的距离而减弱。
当将平行光平行地入射到双棱镜的一个侧面上时，由于双棱镜
上存在一个光程差，形成的干涉图像上会有一系列的明纹和暗纹，称为等光条纹。
实验过程：
将双棱镜干涉仪稳固地安装在铝合金支架上，并与电源线连通，允许其预热。
在干涉
仪上方安装一个平面镜，使其与光路垂直。
在一个面镜上加工并安装一小凸起，以克服两
个平面镜之间的光程差，此时可见到干涉条纹的双色光。
调整像差调节仪，直到两个色环
的中心叠合，使干涉图像稳定，之后观察干涉条纹。
在干涉图像上形成一系列等光条纹。
实验结果与分析：
在实验过程中发现，当双棱镜的底面离开支架时，由于光程差不够，将无法看到条纹，而当光程差完全符合干涉条件时，观察到明显的条纹。
调整像差调节仪，直到两个色环中
心重合，保证干涉条纹清晰、稳定。
随着棱镜的旋转，相邻的亮条纹和暗条纹在平移，干
涉条纹的间距、亮度位置始终保持一致。
在观察到的详细干涉条纹中，向中心方向的距离
越近，颜色就越浅。
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。
物理实验研究性实验报告双棱镜干涉
物理实验研究性实验报告双棱镜干涉
实验目的：
通过双棱镜干涉实验研究光的干涉现象，探究光的波动性和光的特性。
实验仪器：
光源，双棱镜，平行板，望远镜，光路调节器。
实验原理：
光具有波粒二象性，当光通过不同光程的介质时，会出现干涉现象。
双棱镜干涉实验是一种典型的光的干涉实验，它利用双棱镜将一束光线分成两束光线，再让这两束光线在一定条件下发生干涉现象。
当两束光线相遇时，光程差为整数个波长时，光强加强，光程差为半波长时，光强减弱，光程差为奇数个波长时，光强为零。
这种现象称为干涉现象。
实验步骤：
1. 用光路调节器将光线垂直射入双棱镜，在双棱镜上放置平行板，调整平行板的位置，使得光经过平行板后光程差为一定的值。
3. 观察望远镜中的干涉条纹，并记录下来。
5. 根据干涉条纹的变化，计算出平行板移动的距离和光波长。
实验结果：
我们在实验中观察到了明暗相间的干涉条纹。
当平行板的位置改变时，干涉条纹的位置也会发生变化。
通过测量平行板移动的距离和干涉条纹的变化，我们可以计算出光的波长。
通过双棱镜干涉实验，我们进一步探究了光的波动性和光的特性。
干涉现象可以帮助我们了解光的传播规律，进而应用于光学技术、光学设计等领域。
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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V1、V2；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V1'，V2'，由此得双棱镜的楔角α为：α=(｜V1'－V1｜+｜V2'－V2|)/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Ｓ1和Ｓ2，ｄ通过透镜Ｌ在两个不同位置的二次成像求得，即ｄ＝21dd，ｄ1为两虚相干光源通过透镜所成的放大实像间的距离ｄ2为两虚相干光源通过透镜所成的缩小实像间的距离[3]。
2、二次共轭法二次共轭法是对二次成像法的改进和完善，它们的实验装置相同，如图1所示。
如图2：固定Ｄ不变，两次成像时物距分别为ｕ和ｕ'根据光路的可逆性原理可以得到：ｕ＋ｕ'＝Ｄｕ'－ｕ＝ｔ得２ｕ'＝ｔ＋Ｄ２ｕ＝Ｄ－ｔｕ／ｕ'＝ｄ／ｄ1ｄ＝ｄ1ｕ／ｕ'＝ｄ1（Ｄ－ｔ）／（Ｄ＋ｔ）ｕ'／ｕ＝ｄ／ｄ2ｄ＝ｄ2ｕ'／ｕ＝ｄ2（Ｄ＋ｔ）／（Ｄ－ｔ）3、物像距法（或一次成像法)透镜成像公式测两虚光源之间的距离d。
在双棱镜与测微目镜之间放一凸透镜L2，保持狭缝与双棱镜之间的距离不变。
前后移动透镜或测微目镜，使狭缝经双棱镜折射而成的虚光源通过透镜L2在屏上成一清晰的实像。
测量透镜到狭缝和到光屏的距离，即物距u和像距u'，再用测微目镜测得两个虚光源所成实像之间的离距d1，则按透镜成像公式 ,可算出d，多次重复，取平均值。
（三）两虚光源之间的间距与狭缝-双棱镜间距之间的关系一个线光源置于双棱镜前Ｌ处经双棱镜折射后产生二虚光源像Ｓ1、Ｓ2，如图3所示。
α是楔角，n是双棱镜的折射率。
图3根据折射定律，光线ＳＣ经双棱镜上半部折射光线的折射角：β＝ｎα由于双棱镜的楔角α很小，二虚光源像Ｓ1Ｓ2的间距ｄ为：ｄ＝２（Ｌ'＋ｈ）（β－α）＝２（Ｌ'＋ｈ）（ｎ－１）α式中Ｌ'为二虚光源到双棱镜ＡＢ面的距离，ｈ为双棱镜的厚度。
考虑到双棱镜的楔角很小，可利用平玻璃板成像公式得到双棱镜二虚光源像的位置：Ｌ－Ｌ'＝（１－１／ｎ）ｈＬ'＝Ｌ－（１－１／ｎ）ｈ则ｄ＝２（Ｌ＋ｈ／ｎ）（ｎ－１）α式中Ｌ为线光源Ｓ到双棱镜ＡＢ面的距离。
则两虚光源间距与狭缝－双棱镜间距成线性关系。
（四）双棱镜干涉观察激光干涉条纹激光具有高度的方向性和相干性，且由文献可知经过扩束后的激光投射到双棱镜较大面积上，但只有双棱镜棱脊附近约4 mm 范围内的光在干涉过程中起作用，因此去掉了狭缝，这样就避免了对狭缝的调节，且所得到的干涉条纹既清晰且数目又多，条纹亮度和对比度都很好，如图4所示．由于激光方向性好，亮度高，所以在很远的墙上可以清楚地看到清晰的干涉条纹和虚光源所成的像，并且也容易测出相关数据．图4（五）用双棱镜干涉，观察白光干涉条纹将纳黄灯换成白色大灯泡，装置与图1相同。
三、实验步骤（一）测定双棱镜的楔角1、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'，由公式：α＝（｜V 1'－V 1｜＋｜V 2'－V 2｜）／4 求得双棱镜楔角α。
2、使用不同楔角的双棱镜，按图1实验装置调出干涉图样，比较角度不同干涉现象的差异。
（二）测定两虚光源之间的间距1、用二次成像法测两虚光源间距ｄ测量ｄ通过透镜Ｌ在两个不同位置的两次成像距离ｄ1ｄ2，由公式ｄ＝21d d 求得两虚光源间距ｄ。
２．用二次共轭法测两虚光源间距ｄ（１）测量ｄ通过透镜Ｌ在两个不同位置的两次成像距离ｄ1ｄ2，及成像时两透镜Ｌ距离ｔ，和测微目镜到狭缝之间的距离Ｄ，由公式ｄ＝ｄ1（Ｄ－ｔ）／（Ｄ＋ｔ）ｄ＝ｄ2（Ｄ＋ｔ）／（Ｄ－ｔ）求得两虚光源间距ｄ。
3、物像距法（一次成像法）透镜成像公式测两虚光源之间的距离d。
在双棱镜与测微目镜之间放一凸透镜L2，保持狭缝与双棱镜之间的距离不变。
前后移动透镜或测微目镜，使狭缝经双棱镜折射而成的虚光源通过透镜L2在屏上成一清晰的实像。
测量透镜到狭缝和到光屏的距离，即物距u和像距u'，再用测微目镜测得两个虚光源所成实像之间的离距d1，则按透镜成像公式,可算出d，多次重复，取平均值。
4、比较这三种方法的优缺点。
（三）确定两虚光源之间的间距与狭缝-双棱镜间距的关系改变测微目镜与狭缝之间的距离Ｄ，观察条纹间距随之变化的规律。
记录下数据，作出图像。
（四）激光干涉1、仪器共轴调节．调激光光线水平，并投射到较远处(越远越好)的墙上A点；在激光器前加扩束镜(可用一短焦距的透镜代替)，并使扩束光束的中心也落在墙上A点；在扩束镜前放上双棱镜，适当前后左右移动双棱镜，在墙上调出清晰的干涉条纹，并使条纹中心区也落在A点[4]。
2、记录下此时干涉条纹的图样，观察条纹特点。
（五）白光干涉用白光代替钠光源，观察干涉现象四、实验数据处理与分析（一）双棱镜楔角的测定编号V1V2V1' V2' α1号106º45' 286º47' 107º46' 287º47' 30' 2号186º15' 6º12' 185º19' 5º16' 28'现象：楔角不同的双棱镜干涉现象的比较1号：视野明亮，视野内有20条左右的条纹清晰可见，条纹细而密。
2号：视野相对1号较暗，亮区宽度较宽，视野内有25条左右的条纹清晰可见，且缝与屏之间的清晰间距大于1号。
（二）多种方法测两个虚光源之间的距离 1、二次成像法（1号双棱镜）mm d d d 589.221==2、二次共轭法ｄ＝ｄ1（Ｄ－ｔ）／（Ｄ＋ｔ） ｄ＝ｄ2（Ｄ＋ｔ）／（Ｄ－ｔ）3、物像距法（三）关系曲线放大 X 1(mm) X 2(mm) d 1(mm) 1 4.299 7.819 3.3262 3.3096.442缩小 X 1(mm) X 2(mm) d 2(mm) 1 4.783 2.758 2.01624.9032.895d 1/mm d 2/mm D/cm t/cm d/mm d '/mm1 4.432 1.406 87.3 22.71 2.604 2.394 2.5292 3.5831.82677.512.562.5862.532U/cm U'/cm d 1/mmd 2/mmd '/mm1 35.41 52.23 3.521 2.502 2.498236.4851.063.4692.493编号L/cm d1/mm d2/mm d1d2/mm221ddd1 24.60 3.326 2.016 6.705 2.5892 26.60 3.541 2.145 7.595 2.7553 28.60 3.792 2.434 9.229 3.0384 30.60 4.069 2.479 10.087 3.1765 32.60 4.368 2.653 11.588 3.404作出（四）激光干涉条纹（五）白光干涉条纹五、实验结果分析1、用分光计测量双棱镜楔角：将难以测量到的双棱镜的楔角及它的玻璃折射率给出了结果，在实验过程中望远镜叉丝对准较亮的十字叉丝像测量是实验的关键，它的测量是否准确是直接影响实验的结果，其次分光计的调节也是做好实验的必备条件，分光计调节的不好，根本无法观测到3个十字叉丝或4个十字叉丝像，这就更无法进行实验了。
2、二次成像法：两虚相干光源Ｓ1和Ｓ2以及狭缝光源Ｓ不在同一个平面上，但二次成像法在进行实验计算时，仍然简单地用Ｄ来代替了两虚相干光源到测微目镜间的距离，这是二次成像法形成系统误差的一个重要原因，导致测得的波长λ值不甚精确。
二次共轭法：对ｄ值进行了一定程度的修正，减小了实验测量误差。
物像距法：测量的结果误差相对较大。
建议采用二次共轭法。
3、由推导得出的公式ｄ＝２（Ｌ＋ｈ／ｎ）（ｎ－１）α知，两虚相干光源间距与狭缝－双棱镜间距成线性关系，并通过实验测得多组数据验证。
4、由于激光方向性好，亮度高，所以在很远的墙上可以清楚地看到清晰的干涉条纹和虚光源所成的像，并且也容易测出相关数据。
5、白光的干涉条纹相对不好观察到，适当调整双棱镜与缝的间距。
六、实验结论1、双棱镜楔角为1号30'，2号28'。