用双棱镜干涉测钠光波长.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,第二级,第三级,第四级,第五级,*,用双棱镜干涉测钠光波长,教学目的,掌握用双棱镜获得双光束干涉的方法，加深理解分波前双光束干涉原理,学会用双棱镜测定钠光的波长。,重点难点 实验仪器,光路的调节方法,测量中的注意事项,光具座,单色光源,(,钠灯,),可凋狭缝,双棱镜,辅助透镜,测微目镜,白屏,实验原理,两列频率相同的光波沿着几乎相同的方向传播，并且它们的位相差不随时间而变化，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,菲涅耳利用图,38-1,所示的装置，获得了双光束的干涉现象，图中,AB,是双棱镜，它的外形结构如图,38-2,所示，将一块平玻璃板的,个表面加工成双楔形板。端面与棱脊垂直，楔角,A,较小,(,一般小于,1o),。从单色光源发出的光经透镜,L,会聚于狭缝,S,，使,S,成为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发出的一样，满足相干光源条件，因此在两束光的交叠区域内产生干涉。当观察屏,P,离双棱镜足够远时，在屏上可观察到平行与狭缝,S,的、明暗相间的、等间距干涉条纹。,图,38-1,图,38-2,设两虚光源之间的距离为，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，干涉条纹间距为，则实验所用光源的波长为,（,38-1,）,因此，只要测出和，就可用,(38-1),式计算出光波波长。,实验内容,l,调节共轴,(1),按图,38-1,所示次序，将单色光源，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，通过透镜,L,照亮狭缝,S,，用手执白纸屏在双棱镜后面检查：经双棱镜折射后的光束有否叠加区,(,应更亮些,)?,叠加区能否进入测微日镜,?,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。,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),在看到清晰的于涉条纹后，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，间距也将减小这对,d,的测量不利。,),3,测量与计算,(1),用测微目镜测量干涉条纹的间距，为了提高测量精度，可测出,n,条,(10,20,条,),干涉条纹的间距,除以,n,，即得。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。,(2),用光具支架中心间距测量狭缝至观察屏的距离,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。,(3),用透镜两次成像法测两虚光源的间距,d,。参见图,38-3,，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时的相同，在双棱镜与测微目镜之间放置一已知焦距为的会聚透镜，移动测微目镜使它到狭缝,S,的距离，然后维恃恒定。沿光具座前后移动透镜，就可以在的两个不同位置上从测微目镜中看到两虚光源经透镜所成的实像，其中,组为放大的实像另一组为缩小的实像。分别测得两放大像的间距和两缩小像的间距，则按下式即可求得两虚光源的间距,d,。多测几次，取平均值。（,38-2,）,图,3,(4),用所测得的值代八式,(38-1),，求出光源的波长。,(5),测量两虚光源的间距，还可用另一种方法。经计算可得。式中，,A,为双棱镜的锐角，,R,为狭缝与双棱镜的距离，为玻璃棱镜的折射率。,4,注意事项,1),使用测微目镜时，首先要确定测微目镜读数装置的分格精度，要注意防止回程差，旋转读数鼓抢时动作要平稳、缓慢，测量装置要保持稳定。,2,）在测量,D,值时，因为狭缝平面与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，否则将引起较大的系统误差。,3,）测量时，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,1cm,的圆孔光阑（用黑纸）以增加测量的精确度,(,可对比一下加或不加光阑的测量结果。,思考题,1,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得到清晰的干涉条纹,?,2,试证明公式 。,3.,双棱镜干涉条纹的宽度，数目由哪些因素决定？,