实验七 用双棱镜干涉测光波
分别测得两放大像的间距d1和两缩小像的间
距d2,则按下式即可求得两虚光源的间 距 d .多测几次 d ,取平均值:
d d1d2
(2)
(4)用所测得的
x 、d
、 d 值,代入式
d x ,求出光源的波长 . d
(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
2.试证明公式
d d1d2
再见
1.调节共轴 (1)按图所示次序,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
执白屏在双棱镜后面检查:经双棱镜折射后 的光束,是否有叠加区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.
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1)
d和△x,就可用式(1)计 因此,只要测出 d 、
算出光波波长.
实验内容
图中AB是双棱镜,它的外形结构如右图所示,
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 较小( 一般小于 1°).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.
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 .参见下图,
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d>4 f ,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 S1和 S 2,其中一 组为放大的实像,另一组为缩小的实像.
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,S1S2间距也 d 将减小,这对 的测量不利. )
实验七 用双棱镜干涉测光波波长
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.
原理
如果两列频率相同的光波沿着几乎相同的方
向传播,并且它们的相位差不随时间而变化, 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. 菲涅耳利用下图所示的装置,获得了双光束 的干涉现象.
(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,上加一直径约1 cm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.)
《复习思考题》
l· 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?
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(例如, GP一78型光具座,狭缝平面位置的修正量为 42.5 mm,MCU一15型测微目镜分划板平面 的修正量为27.0 mm), 否则将引起较大的系 统误差.
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