实验4-7用双棱镜测定光波波长

1、Wuhan University实验实验4-74-7 用双棱镜测定光波波长用双棱镜测定光波波长制作：林伟华制作：林伟华一、干涉相关知识二、实验基本原理三、如何测量D、d、x四、元件共轴调节五、实验常见问题及处理分波面与分振幅分波面法小结 如前所述，用分波阵面的方法，可以获得相如前所述，用分波阵面的方法，可以获得相干光源，干光源，双棱镜双棱镜颇具有代表性。虽然在颇具有代表性。虽然在激光激光出现出现之后，设法获得相干光源的工作已不如早期那样之后，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。问题上仍然

2、具有重要意义。 双棱镜可看作是有两个折射棱角双棱镜可看作是有两个折射棱角a a 很小（小很小（小于于1 1）的直角棱镜底边相接而成。借助于双棱镜）的直角棱镜底边相接而成。借助于双棱镜可使从光源可使从光源S S发出的光的波阵面沿两个不同方向传发出的光的波阵面沿两个不同方向传播。相当于虚光源播。相当于虚光源S S1 1及及S S2 2发出的两束相干光。在发出的两束相干光。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。该区域内可以接受并观察到干涉条纹。一.实验基本原理 若S1和S2发之间的距离为d，S至观察屏的距离为D，Po为

3、屏上与S1及S2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Po点的两边还排列着明暗相间的干涉条纹。 如果测得如果测得D D，d d及便可由式求出及便可由式求出 值。值。这样，两相邻亮条纹的距离为：这样，两相邻亮条纹的距离为：dDxxxkk1 设设S S1 1和和S S2 2到屏上距到屏上距PoPo点的距离为点的距离为X Xk k的的P Pk k点的点的光程差为光程差为 ，当，当D D d d、D D X X 时，有：时，有：dDxk当当kkdDxk处产生处产生亮条纹亮条纹；(0, 1, 2,)k 在在)21( k)21( kdDxk而当而当即即产生产生暗条

4、纹暗条纹。二.如何测量测量D、d、x用两次成像法测量用两次成像法测量D D、d d，如下图示意：，如下图示意： ddd 2224Dff在实验光具座上测出透镜两次移动间距（），同时用测微目镜测量放大和缩小虚光源的间距（d、d）测量测量 x x直接用测微目镜测量多条干涉条纹间距直接用测微目镜测量多条干涉条纹间距nXnX注意注意: :用测微目镜测量时，要克服螺距差用测微目镜测量时，要克服螺距差三三. .元件共轴调节元件共轴调节 实验装置应调节到下述状态：实验装置应调节到下述状态： （1 1）光具座上各元件）光具座上各元件等高共轴等高共轴。 （2 2）双棱镜的棱脊严格平行于狭缝，且狭缝）双棱镜的棱脊严

5、格平行于狭缝，且狭缝 宽度适当，以获得清晰的干涉条纹。宽度适当，以获得清晰的干涉条纹。具体调节方法如下：具体调节方法如下：1.1.调节单狭缝与双棱镜以及测微目镜共轴。（利用调节单狭缝与双棱镜以及测微目镜共轴。（利用白光干涉中心位置的移动调节）白光干涉中心位置的移动调节）2.2.调节透镜使其与上述系统共轴。（可参考透镜焦调节透镜使其与上述系统共轴。（可参考透镜焦距测量实验）距测量实验）四.实验仪器干涉滤波片可调狭缝双棱镜凸透镜测微目镜辅助屏五.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