雙棱鏡干涉實驗難點解析

1、第22卷第3期大學(xué)物理實驗PHYSICALEXPERIMENTOFCOLLEGEVol.22No.3Sep.20092009 年 09月出版文章編號：1007-2934（2009）03-0023-04雙棱鏡干涉實驗難點解析劉宏玉（武漢科技大學(xué)，武漢,430081）摘要總結(jié)了雙棱鏡干涉實驗的調(diào)整難點及原因。提出解決的措施并對要點進(jìn)行研究分析，收到良好效果。提出評價學(xué)生調(diào)整光路質(zhì)量的方法。關(guān)鍵詞 雙棱鏡干涉；光路調(diào)整;二次成像中圖分類號:O4-33文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A采用雙棱鏡干涉法測光波波長是大學(xué)物理實驗的一個典型實驗，雖然所用儀器很普 通，但整個實驗過程對大學(xué)生的動手能力、發(fā)現(xiàn)問題和解決問題的能力是

2、一個很好 的考驗。該實驗規(guī)定時間一般為 90分鐘（兩節(jié)課）,很多學(xué)生不能在規(guī)定的時間內(nèi)完 成。究其原因，主要是調(diào)節(jié)方法不當(dāng)，未掌握實驗要領(lǐng)。為此，筆者進(jìn)行了關(guān)鍵實驗 步驟摸索，總結(jié)出調(diào)試要點，應(yīng)用于實驗教學(xué)課，收到了良好的效果。1難點及原因?qū)W生未在規(guī)定時間完成實驗，主要表現(xiàn)在：調(diào)不出干涉條紋；將測微目鏡遠(yuǎn)移雙棱鏡后，干涉條紋中心區(qū)向上或向下漂移；!采用共軛法測虛光源間距時，只觀察到一個像（一般為縮小像），無法觀察到一大一 小兩個像；?實驗數(shù)據(jù)千差萬別。1.1調(diào)不出干涉條紋調(diào)不出干涉條紋主要來源于以下三方面：光具座上各光學(xué)器件#等高同軸？沒調(diào)好；狹縫的寬度太寬；!狹縫與雙棱鏡棱脊不平行。其中,中

3、多為雙棱鏡高度調(diào)節(jié)不好。1.2將側(cè)微目鏡遠(yuǎn)移雙棱鏡后，干涉條紋中心區(qū)向上或向下漂移收稿日期：2009-02-16主要原因在于#等高同軸？沒有調(diào)好。1.3采用共軛法測虛光源間距時，無法觀察到一大一小兩個像主要原因有：#等高同軸？沒有調(diào)好；雙棱鏡與狹縫的距離不當(dāng)；!狹縫與測微目鏡的距離不當(dāng)。1.4實驗數(shù)據(jù)千差萬別主要由于測x（相鄰兩明或暗條紋的間距）與測D（狹縫與測微目鏡的距離）不同步造 成。2措施及要點分析2.1給學(xué)生制定操作步驟#等高同軸？調(diào)節(jié)為第一步,也最為關(guān)鍵。#等高同軸？調(diào)節(jié)按以下步驟進(jìn)行1:A打 開鈉光燈,放上會聚透鏡、狹縫及測微目鏡，使其基本等高。B狹縫打開一定寬度，使進(jìn)入測微目鏡的

4、光線足夠亮，固定狹縫。C使測徽圖鏡和狹縫靠近，調(diào)整狹縫高度，使狹縫光斑處在測微目鏡中央。D將測微目鏡遠(yuǎn)移狹縫，觀察測微目鏡中狹縫光斑的變化，若光斑中心向上或向下 漂移,調(diào)節(jié)測微目鏡仰角旋鈕，將光斑調(diào)至中央。#等高同軸？調(diào)好的標(biāo)準(zhǔn)是：當(dāng)測微 目鏡遠(yuǎn)移狹縫時，狹縫光斑在測微目鏡中均勻向上下延伸，但中心位置不變。若光 斑偏向左右,可調(diào)節(jié)望遠(yuǎn)鏡的左右旋或。#等高同軸？調(diào)好后，固定測微目鏡仰角。 放雙棱鏡于狹縫和測微目鏡之間，保證雙棱鏡與狹縫的距離v2f（f為輔助透鏡的焦 距）。!調(diào)整雙棱鏡高度,使光線經(jīng)其折射重疊形成的#白亮帶？處在測微目鏡中央。?調(diào)節(jié)狹縫寬度，使其盡量窄，并調(diào)節(jié)狹縫方向旋鈕，使狹縫與

5、雙棱鏡的棱脊嚴(yán)格平 行，便可調(diào)出清晰明銳的干涉條紋。&遠(yuǎn)移測微目鏡，使D 4f。?在雙棱鏡和測微目鏡間放入輔助透鏡，調(diào)節(jié)其高度和左右旋鈕，使干涉條紋會聚在 測微目鏡的中央。（由測微目鏡向雙棱鏡方向移動輔助透鏡，先看到兩虛光源的縮小像（較窄的等亮度 兩條亮線）,而后看到放大像（較寬的等亮度兩條亮線）。）取下輔助透鏡，固定光具座上的所有器件，開始測量x與D的數(shù)值。?放上輔助透鏡，測量兩虛光源的縮小像d1值和放大像d2值。+整理數(shù)據(jù)，采用公式=2.2要點分析D 4f是二次成像的條件，只有滿足此條件，才有可能調(diào)出放大像、縮小像。為了使干涉條紋增多，可采取增大雙棱鏡與狹縫距離的辦法，但雙棱鏡和狹

6、縫的距 離要<2f,這是保證同時調(diào)出放大和縮小像的條件。雙棱鏡干涉實驗的基本光路如 圖1所示。當(dāng)輔助透鏡在位置1時，測微目鏡中可觀察到兩虛光源S1、S2的縮小 像;在位置2 X計算光波波長，其中d=D1d2。時，可觀察到放大像。由凸透鏡的成像規(guī)律可知，只有當(dāng)2f>U>f時（此時V>2f）,測微 目鏡中才可看到兩虛光源S1、S2倒立放大的實像。由于在實驗教程中要求學(xué)生每次測量10 X2,實際常常調(diào)不出10條以上明條紋或暗條紋。為了使干涉條紋增 多，可增大雙棱鏡與狹縫距離，但一定要使輔助透鏡（凸透鏡）滿足2f>U>f,否則得不 到兩虛光源S1、S2的放大像。圖1

7、雙棱鏡干涉實驗光路圖根據(jù)凸透鏡成像規(guī)律還可知道，形成兩次成像時，輔助透鏡成放大像時所在位置與狹縫的間距=輔助透鏡成縮小像時所在位置與測微目鏡的間距=2（D-D-4fD）,因此通過比較輔助透鏡放大像位置一狹縫間距、輔助透鏡縮小橡位置-測微目鏡間距，可判斷調(diào)節(jié)出兩次成像的質(zhì)量，從而知道學(xué)生調(diào)節(jié)的優(yōu)劣。!在所有調(diào)整（調(diào)出干涉條紋、放大像、縮小像）結(jié)束后，固定實驗器件，開始全面測 量數(shù)據(jù)，即測量X、D、d、d2的數(shù)據(jù)，這可保證測出的數(shù)據(jù)具有對應(yīng)關(guān)系，數(shù)據(jù)具有 同步性和一致性，不致出現(xiàn)完全錯誤的數(shù)據(jù)。通過以上方法，大部分學(xué)生能在90分鐘內(nèi)完成實驗，積極性得到明顯提高。THEANALYSISOFDIFFI

8、CULTIESFORB IP RISMINTERFERENCEEX PERIMENTLiu Hon gyu（Wuha nUn iversityofscie ncea ndTech nology,Wuha n,430081）Abstract:Theadjustme ntdifficultiesa ndtheirsources in bi prismi nterfere nceex perime ntares ummarized.Themeasurestoresolveare pu tforward,whichhavegoodeffectsi nexp erime nt,a ndtheke ypo

9、in tsarea na lysed.A nevaluati onforadjustme ntofo pticalbeamsbystude ntsis propo sed.Keywords:bi prismi nterfere nce;adjustme ntofo pticalbeam;sec on daryimagi ng（上接15頁）4結(jié)束語本文介紹了居里點的測量原理并給出了實驗結(jié)果。需要說明的是：根據(jù)本文的原理,示波器上所繪出的是M-H關(guān)系圖，而非BH關(guān)系圖。這是由于加在示波器y軸上 的U2只能代表勵磁線圈中的 M,不可代表B。再者由于有互感的存在，即使 M=0,U2不為零。而根據(jù)本文原

10、理，居里點是U2剛好為零時所對應(yīng)的溫度點，故采 用曲線延長法來測量居里點。此外，本實驗所測樣品僅是鐵磁材料中的一種，所測 居里點僅供參考。參考文獻(xiàn)1嚴(yán)密、彭曉領(lǐng).磁學(xué)基礎(chǔ)與磁性材料M.杭州:浙江大學(xué)出版社,20062杜義林.實驗物理學(xué)M,.合肥:中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)出版社,20063徐龍道等.物理學(xué)詞典M.北京:科學(xué)出版社,2004THEMEASURMENTOFTHECURIE POINTOFFERROMAGNETICMATERIALJiaHu(An huiU ni versityofTech noloyg,Ma-a nsha n,243002)Abstract:Awayofqualitativea ndqua ntitativemeasureme ntoftheCurie poi ntisi ntroduced,by convert