用雙棱鏡干涉測(cè)鈉光波長(zhǎng)

關(guān)于用雙棱鏡干涉測(cè)鈉光波長(zhǎng)第一頁(yè)，共十四頁(yè)，編輯于2023年，星期二教學(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(huì)用雙棱鏡測(cè)定鈉光的波長(zhǎng)。第二頁(yè)，共十四頁(yè)，編輯于2023年，星期二重點(diǎn)難點(diǎn)實(shí)驗(yàn)儀器光路的調(diào)節(jié)方法測(cè)量中的注意事項(xiàng)光具座單色光源(鈉燈)可凋狹縫雙棱鏡輔助透鏡測(cè)微目鏡白屏第三頁(yè)，共十四頁(yè)，編輯于2023年，星期二實(shí)驗(yàn)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(shí)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．第四頁(yè)，共十四頁(yè)，編輯于2023年，星期二菲涅耳利用圖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(gè)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(huì)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(shí)，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第五頁(yè)，共十四頁(yè)，編輯于2023年，星期二設(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(shí)驗(yàn)所用光源的波長(zhǎng)為

（38-1）因此，只要測(cè)出和，．就可用(38-1)式計(jì)算出光波波長(zhǎng)。第六頁(yè)，共十四頁(yè)，編輯于2023年，星期二實(shí)驗(yàn)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(huì)聚透鏡L，狹縫S，雙棱鏡AB與測(cè)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(diǎn)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(cè)微日鏡?當(dāng)移動(dòng)白屏?xí)r，疊加區(qū)是否逐漸向左、右(或上下)偏移?根據(jù)觀測(cè)到的現(xiàn)象，作出判斷，進(jìn)行必要的調(diào)節(jié)使之共軸。第七頁(yè)，共十四頁(yè)，編輯于2023年，星期二2．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(shí)，從測(cè)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(cè)量，將雙棱鏡或測(cè)微目鏡前后移動(dòng)，使干涉條紋的寬度適當(dāng)。同時(shí)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?yàn)闇p小它們的距離，間距也將減?。@對(duì)d的測(cè)量不利。)第八頁(yè)，共十四頁(yè)，編輯于2023年，星期二3．測(cè)量與計(jì)算(1)用測(cè)微目鏡測(cè)量干涉條紋的間距，為了提高測(cè)量精度，可測(cè)出n條(10～20條)干涉條紋的間距,除以n，即得。測(cè)量時(shí)，先使目鏡叉絲對(duì)準(zhǔn)某亮紋(或暗紋)的中心，然后旋轉(zhuǎn)測(cè)微螺旋，使叉絲移過n個(gè)條紋，讀出兩次讀數(shù)。重復(fù)測(cè)量幾次．求出。(2)用光具支架中心間距測(cè)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(cè)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(cè)量結(jié)果的系統(tǒng)誤差。測(cè)量幾次，求出。第九頁(yè)，共十四頁(yè)，編輯于2023年，星期二(3)用透鏡兩次成像法測(cè)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(cè)量干涉條紋間距時(shí)的相同，在雙棱鏡與測(cè)微目鏡之間放置一已知焦距為的會(huì)聚透鏡，移動(dòng)測(cè)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(dòng)透鏡，就可以在的兩個(gè)不同位置上從測(cè)微目鏡中看到兩虛光源經(jīng)透鏡所成的實(shí)像，其中—組為放大的實(shí)像．另一組為縮小的實(shí)像。分別測(cè)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(cè)幾次，取平均值。（38-2）圖3第十頁(yè)，共十四頁(yè)，編輯于2023年，星期二(4)用所測(cè)得的值．代八式(38-1)，求出光源的波長(zhǎng)。(5)測(cè)量?jī)商摴庠吹拈g距ｄ，還可用另一種方法。經(jīng)計(jì)算可得。式中，A為雙棱鏡的銳角，R為狹縫與雙棱鏡的距離，ｎ為玻璃棱鏡的折射率。第十一頁(yè)，共十四頁(yè)，編輯于2023年，星期二4．注意事項(xiàng)1)使用測(cè)微目鏡時(shí)，首先要確定測(cè)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(shí)動(dòng)作要平穩(wěn)、緩慢，測(cè)量裝置要保持穩(wěn)定。2）在測(cè)量D值時(shí)，因?yàn)楠M縫平面與測(cè)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(cè)量時(shí)，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(cè)量的精確度(可對(duì)比一下加或不加光闌的測(cè)量結(jié)果。第十二頁(yè)，共十四頁(yè)，編輯于2023年，星期二思考題1．雙棱鏡和光源之間為什么要放