用双棱镜测定光波波长.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,*,实验,4-7,用双棱镜测定光波波长,制作：林伟华,一,.,实验基本原理,二,.,如何测量,D,、,d,、,x,三,.,元件共轴调节,四,.,实验常见问题及处理,一,.,实验基本原理,用分波阵面的方法，可以获得相干光源，双棱镜颇具有代表性。虽然在激光出现之后，设法获得相干光源的工作已不如早期那样的重要，但双棱镜干涉在实验构思及装置调整等问题上仍然具有重要意义。,双棱镜可看作是有两个折射棱角,a,很小（小于,1,）的直角棱镜底边相接而成。借助于双棱镜可使从光源,S,发出的光的波阵面沿两个不同方向传播。相当于虚光源,S,1,及,S,2,发出的两束相干光。在两束光交迭空间的任何位置上将有干涉发生，在该区域内可以接受并观察到干涉条纹。,若,S,1,和,S,2,发之间的距离为,d,，,S,至观察屏的距离为,D,（当用测微目镜代替屏进行观察时，则为,S,至目镜的可动分划板间的距离），,P,o,为屏上与,S,1,及,S,2,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,P,o,点的两边还排列着明暗相间的干涉条纹。,设,S,1,和,S,2,到屏上距,Po,点的距离为,X,k,的,P,k,点的光程差为,，当,D,d,、,D,X,时,，有,根据相干条件，当光程差,满足：,时，即在,如果测得,D,，,d,及便可由式求出,值。,产生暗条纹。这样，两相邻亮条纹的距离为,处产生亮条纹；,而,即,二,.,如何测量,测量,D,、,d,、,x,用两次成像法测量,D,、,d,，如左图示意,测量,x,注意,:,用测微目镜测量时，要克服螺距差,三,.,元件共轴调节,为了获得清晰的干涉条纹，保证有关物理量的测量精度，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.,将白光源，狭缝,s,，双棱镜按图依次放置在光具座上。用目视粗调各元件中心等高，且使中心线平行于光具座，双棱镜的底面与中心线垂直。,2.,点亮光源，使其均匀照亮狭缝。调节双棱镜或狭缝，使由狭缝射出的光束能,对称,的照射在双棱镜棱脊的两侧,。,3.,在双棱镜的后面（并靠近双棱镜）放一白屏，从屏上光斑中可找到一条,亮光带,（此光带就是两相干光束的交叠区）。以,测微目镜,代替白屏，调节目镜的上下和左右位置，使其光带进入目镜视场。,4.,调出白光干涉条纹。通过测微目镜观察，调节,狭缝的宽度,，并微调,狭缝的方位,使其与双棱镜的棱脊平行直到出现清晰的彩色干涉条纹。,5.,转动目镜读数鼓轮,，使,叉丝交点对准零级条纹,（白色亮条纹），设此时目镜在光具座上的位置为,I,。,6.,沿光具座后移目镜（保证干涉条纹零级不移出目镜视场），使之处与另一位置,II,，,调节双棱镜的左右位置,使零级条纹仍对准目镜叉丝交点；再使目镜移到位置,I,，转动目镜读数鼓轮，使叉丝交点再次对准零级条纹,如此反复调节，直到测微目镜沿光具座前后移动时，零级条纹始终与叉丝交点对准。,此时狭缝、双棱镜共轴,。,7.,再在光源与狭缝之间插入干涉滤波片，在双棱镜与测微目镜之间放置透镜,L,，调节,L,与系统共轴。（调节方法参考测量透镜焦距实验）,至此，整个实验装置已调好，可开始测量。,四,.,实验仪器,干涉滤波片,可调狭缝,双棱镜,凸透镜,测微目镜,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。,4.,测量,D,、,d,了后，开始测量,x,，有的操作者往往会前后移动测微目镜以求观察的最清晰的干涉条纹，这样的操作是错误的，,千万不能前后移动测微目镜,，一旦移动则重测,D,、,d,。因此，在做实验的时候不要急于测量,D,、,d,，在还没有插入凸透镜之前，首先在距离狭缝大于,4f,的地方用测微目镜观察干涉条纹是否清晰，通过调节，条纹清晰以后再插入凸透镜，测量,D,、,d,，再测量,x,。,