用雙棱鏡干涉測鈉光波長

1、關(guān)于用雙棱鏡干涉測鈉光波長第一張，PPT共十四頁，創(chuàng)作于2022年6月教學(xué)目的掌握用雙棱鏡獲得雙光束干涉的方法，加深理解分波前雙光束干涉原理 學(xué)會用雙棱鏡測定鈉光的波長。 第二張，PPT共十四頁，創(chuàng)作于2022年6月重點難點 實驗儀器光路的調(diào)節(jié)方法 測量中的注意事項 光具座 單色光源(鈉燈) 可凋狹縫 雙棱鏡 輔助透鏡 測微目鏡 白屏 第三張，PPT共十四頁，創(chuàng)作于2022年6月實驗原理 兩列頻率相同的光波沿著幾乎相同的方向傳播，并且它們的位相差不隨時間而變化，那么在兩列光波相交的區(qū)域，光強(qiáng)分布是不均勻的，而是在某些地方表現(xiàn)為加強(qiáng)，在另一些地方表現(xiàn)為減弱（甚至可能為零），這種現(xiàn)象稱為光的干涉

2、第四張，PPT共十四頁，創(chuàng)作于2022年6月菲涅耳利用圖38-1所示的裝置，獲得了雙光束的干涉現(xiàn)象，圖中AB是雙棱鏡，它的外形結(jié)構(gòu)如圖38-2所示，將一塊平玻璃板的個表面加工成雙楔形板。端面與棱脊垂直，楔角A較小(一般小于1o)。從單色光源發(fā)出的光經(jīng)透鏡L會聚于狹縫S，使S成為較大亮度的線狀光源。從狹縫S發(fā)出的光，經(jīng)雙棱鏡折射后，其波前被分割成兩部分，形成兩束光，就好像它們是由虛光源發(fā)出的一樣，滿足相干光源條件，因此在兩束光的交疊區(qū)域內(nèi)產(chǎn)生干涉。當(dāng)觀察屏P離雙棱鏡足夠遠(yuǎn)時，在屏上可觀察到平行與狹縫S的、明暗相間的、等間距干涉條紋。圖38-1 圖38-2第五張，PPT共十四頁，創(chuàng)作于2022年6

3、月設(shè)兩虛光源之間的距離為，虛光源所在的平面(近似地在光源狹縫S的平面內(nèi))到觀察屏P的距離為D且，干涉條紋間距為，則實驗所用光源的波長為 （38-1）因此，只要測出和，就可用(38-1)式計算出光波波長。第六張，PPT共十四頁，創(chuàng)作于2022年6月實驗內(nèi)容l調(diào)節(jié)共軸(1) 按圖38-1所示次序，將單色光源，會聚透鏡L，狹縫S，雙棱鏡AB與測微目鏡P放置在光具座上。用目視法粗略地調(diào)節(jié)它們中心等高、共軸，棱脊和狹縫S的取向大體平行。(2)點亮光源，通過透鏡L照亮狹縫S，用手執(zhí)白紙屏在雙棱鏡后面檢查：經(jīng)雙棱鏡折射后的光束有否疊加區(qū)(應(yīng)更亮些)?疊加區(qū)能否進(jìn)入測微日鏡?當(dāng)移動白屏?xí)r，疊加區(qū)是否逐漸向左、

4、右(或上下)偏移? 根據(jù)觀測到的現(xiàn)象，作出判斷，進(jìn)行必要的調(diào)節(jié)使之共軸。第七張，PPT共十四頁，創(chuàng)作于2022年6月2調(diào)節(jié)干涉條紋(1)減小狹縫S的寬度，繞系統(tǒng)的光軸緩慢地向左或右旋轉(zhuǎn)雙棱鏡AB，當(dāng)雙棱鏡的棱脊與狹縫的取向嚴(yán)格平行時，從測微目鏡中可觀察到清晰的干涉條紋。(2)在看到清晰的于涉條紋后，為便于測量，將雙棱鏡或測微目鏡前后移動，使干涉條紋的寬度適當(dāng)。同時只要不影響條紋的清晰度，可適當(dāng)增加狹縫S的縫寬，以保持干涉條紋有足夠的亮度。(注：雙棱鏡和狹縫的距離不宜過小，因為減小它們的距離，間距也將減小這對d的測量不利。)第八張，PPT共十四頁，創(chuàng)作于2022年6月3測量與計算(1) 用測微目

5、鏡測量干涉條紋的間距，為了提高測量精度，可測出n條(1020條) 干涉條紋的間距,除以n，即得。測量時，先使目鏡叉絲對準(zhǔn)某亮紋(或暗紋)的中心，然后旋轉(zhuǎn)測微螺旋，使叉絲移過n個條紋，讀出兩次讀數(shù)。重復(fù)測量幾次求出。(2)用光具支架中心間距測量狹縫至觀察屏的距離D。由于狹縫平面與其支架中心不重合，且測微目鏡的分劃板(叉絲)平面也與其支架中心不重合，所以必須進(jìn)行修正，以免導(dǎo)致測量結(jié)果的系統(tǒng)誤差。測量幾次，求出。第九張，PPT共十四頁，創(chuàng)作于2022年6月(3)用透鏡兩次成像法測兩虛光源的間距d。參見圖38-3，保持狹縫S與雙棱鏡AB的位置不變，即與測量干涉條紋間距時的相同，在雙棱鏡與測微目鏡之間放

6、置一已知焦距為的會聚透鏡，移動測微目鏡使它到狹縫S的距離，然后維恃恒定。沿光具座前后移動透鏡，就可以在的兩個不同位置上從測微目鏡中看到兩虛光源經(jīng)透鏡所成的實像，其中組為放大的實像另一組為縮小的實像。分別測得兩放大像的間距和兩縮小像的間距，則按下式即可求得兩虛光源的間距d。多測幾次，取平均值。 （38-2）圖3第十張，PPT共十四頁，創(chuàng)作于2022年6月(4) 用所測得的值代八式(38-1)，求出光源的波長。(5) 測量兩虛光源的間距，還可用另一種方法。經(jīng)計算可得。式中，A為雙棱鏡的銳角，R為狹縫與雙棱鏡的距離，為玻璃棱鏡的折射率。第十一張，PPT共十四頁，創(chuàng)作于2022年6月4注意事項1) 使用測微目鏡時，首先要確定測微目鏡讀數(shù)裝置的分格精度，要注意防止回程差，旋轉(zhuǎn)讀數(shù)鼓搶時動作要平穩(wěn)、緩慢，測量裝置要保持穩(wěn)定。2）在測量D值時，因為狹縫平面與測微目鏡的分劃板平面均不和光具座滑塊的讀數(shù)準(zhǔn)線(支架中心)共面。必須引入相應(yīng)的修正，否則將引起較大的系統(tǒng)誤差。3）測量時，由于透鏡像差的影響，將引入較大誤差，可在透鏡上加一直徑約1cm的圓孔光闌（用黑紙）以增加測量的精確度(可對比一下加或不加光闌的測量結(jié)果。第十二張，PPT共十四頁，創(chuàng)作于2022年6月思考題1雙棱鏡和光源之間為什么要放一狹縫？為何縫要