普通物理實驗光學(xué)07.10

1、物理實驗設(shè)計與應(yīng)用物理實驗設(shè)計與應(yīng)用有關(guān)光學(xué)的實驗有關(guān)光學(xué)的實驗本講座以本講座以 透鏡的應(yīng)用透鏡的應(yīng)用 分光計的應(yīng)用分光計的應(yīng)用 干涉、衍射現(xiàn)象的應(yīng)用干涉、衍射現(xiàn)象的應(yīng)用等實驗方法為例來討論實驗方案的設(shè)計和制作。等實驗方法為例來討論實驗方案的設(shè)計和制作。透鏡的應(yīng)用將討論如何組裝透鏡的應(yīng)用將討論如何組裝 一臺顯微鏡和望遠(yuǎn)鏡一臺顯微鏡和望遠(yuǎn)鏡顯微鏡和望遠(yuǎn)鏡的光路的確定顯微鏡和望遠(yuǎn)鏡的光路的確定物鏡、目鏡中透鏡的選擇物鏡、目鏡中透鏡的選擇顯微鏡和望遠(yuǎn)鏡的放大率的測定顯微鏡和望遠(yuǎn)鏡的放大率的測定 顯微鏡顯微鏡組裝顯微鏡組裝顯微鏡顯微鏡的組成顯微鏡的組成組裝顯微鏡組裝顯微鏡ABFoFefo fe 物物鏡

2、鏡 目目鏡鏡 光學(xué)間隔光學(xué)間隔,通常為通常為17cm或或19cm.顯微鏡顯微鏡組裝顯微鏡組裝顯微鏡FoFefo feBAA2B2B1A1物鏡物鏡目鏡目鏡d1d2d3 由眼睛的調(diào)節(jié)作用所能看得清楚的最遠(yuǎn)和最近兩點(diǎn)，分由眼睛的調(diào)節(jié)作用所能看得清楚的最遠(yuǎn)和最近兩點(diǎn)，分別叫作遠(yuǎn)點(diǎn)和近點(diǎn)。正常眼的遠(yuǎn)點(diǎn)在無限遠(yuǎn)處，近點(diǎn)在眼前別叫作遠(yuǎn)點(diǎn)和近點(diǎn)。正常眼的遠(yuǎn)點(diǎn)在無限遠(yuǎn)處，近點(diǎn)在眼前10cm至至15cm處。物體離開眼睛處。物體離開眼睛25cm處，眼睛看得最清晰，處，眼睛看得最清晰，并且看起來不感到疲勞，這個距離稱之為明視距離。并且看起來不感到疲勞，這個距離稱之為明視距離。顯微鏡最后成像在人眼的明視距離處顯微鏡最后

3、成像在人眼的明視距離處.FoFeBAA2B2B1A1fo fed1d2d3d1.物鏡的放大率：物鏡的放大率：ofddABBA121102.目鏡的放大率：目鏡的放大率：eeeffdBABA2511223.顯微鏡總的放大率：顯微鏡總的放大率：oeoeffdBABABABABABA111122224. 通常規(guī)定，明視距通常規(guī)定，明視距離離d=25cm,顯微鏡的顯微鏡的光學(xué)間隔光學(xué)間隔 =17cm.按按照上述數(shù)據(jù)計算出的照上述數(shù)據(jù)計算出的 o e刻在物鏡和目鏡刻在物鏡和目鏡顯微鏡放大率測定方法：顯微鏡放大率測定方法： 在距離目鏡在距離目鏡25cm處放置一毫米分處放置一毫米分度的米尺（度的米尺（B），）

4、，在物在物鏡前放置另一毫米分度鏡前放置另一毫米分度的短尺（的短尺（A)，觀察者用觀察者用一只眼睛通過顯微鏡觀一只眼睛通過顯微鏡觀察短尺察短尺A的像，另一只的像，另一只眼睛直接觀察米尺眼睛直接觀察米尺B,將將同時看到的物長和像長同時看到的物長和像長進(jìn)行比較進(jìn)行比較. 0llM 組裝顯微鏡的放大率測定組裝顯微鏡的放大率測定25cmA尺尺B尺尺A尺的像尺的像望遠(yuǎn)鏡望遠(yuǎn)鏡物鏡物鏡目鏡目鏡 fo fe組裝望遠(yuǎn)鏡組裝望遠(yuǎn)鏡對于望遠(yuǎn)鏡，兩透鏡的光學(xué)間隔對于望遠(yuǎn)鏡，兩透鏡的光學(xué)間隔 近乎為零。近乎為零。望遠(yuǎn)鏡望遠(yuǎn)鏡物鏡物鏡目鏡目鏡組裝望遠(yuǎn)鏡組裝望遠(yuǎn)鏡 用望遠(yuǎn)鏡觀察時，通常物在很遠(yuǎn)處或無限遠(yuǎn)處，物用望遠(yuǎn)鏡觀察時

5、，通常物在很遠(yuǎn)處或無限遠(yuǎn)處，物鏡所成的像近乎位于物鏡焦片面上，該像再通過目鏡鏡所成的像近乎位于物鏡焦片面上，該像再通過目鏡成像在觀察者眼睛的明視距離和無窮遠(yuǎn)之間。成像在觀察者眼睛的明視距離和無窮遠(yuǎn)之間。副光軸副光軸F副光軸作圖法 望遠(yuǎn)鏡視角放大率定義：望遠(yuǎn)鏡視角放大率定義： AB是物是物AB的像的像, 用儀器時虛像所張的視角用儀器時虛像所張的視角, 不用儀器時物體所所張的視角不用儀器時物體所所張的視角望遠(yuǎn)鏡角放大率為：望遠(yuǎn)鏡角放大率為：組裝望遠(yuǎn)鏡組裝望遠(yuǎn)鏡ABABOMBAA1B1B2A2 fo feefBAtg11所以，望遠(yuǎn)鏡的放大率為：所以，望遠(yuǎn)鏡的放大率為：組裝望遠(yuǎn)鏡與放大率測定組裝望遠(yuǎn)鏡

6、與放大率測定eoffM(實際上，物和望遠(yuǎn)鏡的距離遠(yuǎn)大于望遠(yuǎn)鏡長度，所以實際上，物和望遠(yuǎn)鏡的距離遠(yuǎn)大于望遠(yuǎn)鏡長度，所以 可看可看作作不用儀器時物體所所張的視角）不用儀器時物體所所張的視角）eoofffBAtg11組裝望遠(yuǎn)鏡與放大率測定組裝望遠(yuǎn)鏡與放大率測定0871559. 0087266. 0sin1805sin0874889. 0087266. 01805tgtg很小時很小時tg,sin例如例如:(以弧度為單位以弧度為單位)望遠(yuǎn)鏡視角放大率定義：望遠(yuǎn)鏡視角放大率定義： ABBAM2AB是物是物AB的像的像, 用儀器時虛像所張的視角用儀器時虛像所張的視角, 不用儀器時物體所所張的視角不用儀器時物

7、體所所張的視角望遠(yuǎn)鏡角放大率為：望遠(yuǎn)鏡角放大率為：組裝望遠(yuǎn)鏡組裝望遠(yuǎn)鏡ABABOA2M 望遠(yuǎn)鏡放大率的測定方法：望遠(yuǎn)鏡放大率的測定方法： 觀察者用一只眼睛觀察望遠(yuǎn)鏡視野中標(biāo)尺的像觀察者用一只眼睛觀察望遠(yuǎn)鏡視野中標(biāo)尺的像l l0 0,另一另一只眼睛同時不通過望遠(yuǎn)鏡直接觀察標(biāo)尺只眼睛同時不通過望遠(yuǎn)鏡直接觀察標(biāo)尺l l,將同時看到的物將同時看到的物長和像長進(jìn)行比較長和像長進(jìn)行比較. 0llM 組裝望遠(yuǎn)鏡的放大率測定組裝望遠(yuǎn)鏡的放大率測定大于2m 望遠(yuǎn)鏡放大率的測定方法2：組裝望遠(yuǎn)鏡的放大率測定組裝望遠(yuǎn)鏡的放大率測定fo+ fedL1L22121111LLffmfdffdffLLeoeeoeo 當(dāng)望遠(yuǎn)

8、鏡對無窮遠(yuǎn)調(diào)焦時，望遠(yuǎn)鏡筒當(dāng)望遠(yuǎn)鏡對無窮遠(yuǎn)調(diào)焦時，望遠(yuǎn)鏡筒的長度就可以認(rèn)為是的長度就可以認(rèn)為是fo+fe。這時如將望遠(yuǎn)鏡這時如將望遠(yuǎn)鏡的物鏡卸下，在它的位置上放一長度為的物鏡卸下，在它的位置上放一長度為L1的目的物，在離目鏡的目的物，在離目鏡d處，得一實像處，得一實像,其長度其長度為為L2,于是有：于是有：思考題思考題1.欲增加顯微鏡的放大倍數(shù)欲增加顯微鏡的放大倍數(shù),應(yīng)采取什么措施應(yīng)采取什么措施?2.欲增加望遠(yuǎn)鏡的放大倍數(shù)欲增加望遠(yuǎn)鏡的放大倍數(shù),應(yīng)采取什么措施應(yīng)采取什么措施?減小物鏡焦距、減小目鏡焦距減小物鏡焦距、減小目鏡焦距增加物鏡焦距、減小目鏡焦距增加物鏡焦距、減小目鏡焦距oeffdeof

9、fM思考題思考題1.有一顯微鏡，其物鏡為有一顯微鏡，其物鏡為50 mm，目鏡為，目鏡為100mm，兩透鏡光學(xué)間隔為兩透鏡光學(xué)間隔為170mm，該顯微鏡，該顯微鏡 a.目鏡放大倍數(shù)目鏡放大倍數(shù)2.5倍；倍； b.目鏡放大倍數(shù)目鏡放大倍數(shù)3.4倍；倍； c.目鏡放大倍數(shù)目鏡放大倍數(shù)2.0倍；倍； d.目鏡放大倍數(shù)目鏡放大倍數(shù)1.7倍；倍；5 . 850100170250oeffd思考題思考題2.現(xiàn)有現(xiàn)有3塊凸透鏡，它們焦距分別是塊凸透鏡，它們焦距分別是50mm, 200mm, 300mm,若組裝一架放大倍數(shù)盡可能大望遠(yuǎn)鏡，可選擇若組裝一架放大倍數(shù)盡可能大望遠(yuǎn)鏡，可選擇：a.用用50mm的凸透鏡做物

10、鏡、的凸透鏡做物鏡、300mm的凸透鏡做目鏡；的凸透鏡做目鏡；b.用用300mm的凸透鏡做物鏡、的凸透鏡做物鏡、50mm的凸透鏡做目鏡；的凸透鏡做目鏡；c.用用200mm的凸透鏡做物鏡、的凸透鏡做物鏡、300mm的凸透鏡做目鏡的凸透鏡做目鏡d.用用300mm的凸透鏡做物鏡、的凸透鏡做物鏡、200mm的凸透鏡做目鏡；的凸透鏡做目鏡；eoffM薄透鏡焦距的測定薄透鏡焦距的測定 用自準(zhǔn)直法測凸透鏡焦距用自準(zhǔn)直法測凸透鏡焦距 位于凸透鏡焦平面上物體發(fā)出的光，經(jīng)透鏡位于凸透鏡焦平面上物體發(fā)出的光，經(jīng)透鏡折射后成為平行光，若用一面反射鏡將這平行光折射后成為平行光，若用一面反射鏡將這平行光反射回去，再經(jīng)過原

11、透鏡，則必然成像于原焦平反射回去，再經(jīng)過原透鏡，則必然成像于原焦平面上，透面上，透 鏡與物之間的距離即為透鏡的距離。鏡與物之間的距離即為透鏡的距離。薄透鏡焦距的測定薄透鏡焦距的測定物距物距-像距法測量透鏡焦距像距法測量透鏡焦距透鏡焦距的測定透鏡焦距的測定fvu111uv由透鏡兩次成法求凸透鏡焦距由透鏡兩次成法求凸透鏡焦距 透鏡焦距的測定透鏡焦距的測定由透鏡兩次成像求凸透鏡焦距由透鏡兩次成像求凸透鏡焦距 LdLf422透鏡焦距的測定透鏡焦距的測定(L4f)物物小像小像大像大像dL 由透鏡兩次成像求凸透鏡焦距由透鏡兩次成像求凸透鏡焦距d dL Lu1v1u2v2fvu111112211dLdLLu

12、LvLdLLdLdLvuvuf4222211111221;vuvu1212uvudL21dLu透鏡焦距的測定透鏡焦距的測定1/6+1/3=1/21/3+1/6=1/2fvu111思考題思考題用自準(zhǔn)法測凸透鏡的焦距時，在物屏上所成的像是用自準(zhǔn)法測凸透鏡的焦距時，在物屏上所成的像是a.倒立、放大；倒立、放大； b.正立、等大；正立、等大；c.倒立、等大；倒立、等大； d.正立、放大；正立、放大；用自準(zhǔn)法測凸透鏡的焦距時，平面鏡到透鏡的距離用自準(zhǔn)法測凸透鏡的焦距時，平面鏡到透鏡的距離a.只影響成像的明亮程度；只影響成像的明亮程度；b.只影響成像的清晰程度；只影響成像的清晰程度；c.對成像的明亮程度和

13、清晰程度都有影響；對成像的明亮程度和清晰程度都有影響；d.對成像的明亮程度和清晰程度皆無影響；對成像的明亮程度和清晰程度皆無影響；分光計的應(yīng)用將討論分光計的應(yīng)用將討論 分光機(jī)的組成與調(diào)節(jié)分光機(jī)的組成與調(diào)節(jié) 用分光機(jī)測量用分光機(jī)測量 三棱鏡頂角三棱鏡頂角A 三棱鏡折射率三棱鏡折射率 分光計分光計分光計的調(diào)節(jié)分光計的調(diào)節(jié) 分光計的構(gòu)成：由底座（刻度盤和游標(biāo)）、平行光分光計的構(gòu)成：由底座（刻度盤和游標(biāo)）、平行光管管(準(zhǔn)直管準(zhǔn)直管)、 望遠(yuǎn)鏡和載物平臺組成。望遠(yuǎn)鏡和載物平臺組成。分光計的調(diào)節(jié)分光計的調(diào)節(jié)1. 望遠(yuǎn)鏡聚焦于無窮遠(yuǎn)。望遠(yuǎn)鏡聚焦于無窮遠(yuǎn)。 分光計的調(diào)節(jié)分光計的調(diào)節(jié)分光計的調(diào)節(jié)分光計的調(diào)節(jié)2.

14、 調(diào)節(jié)望遠(yuǎn)鏡的光軸與儀器旋轉(zhuǎn)主軸垂直、觀調(diào)節(jié)望遠(yuǎn)鏡的光軸與儀器旋轉(zhuǎn)主軸垂直、觀察平面與儀器旋轉(zhuǎn)主軸重合。察平面與儀器旋轉(zhuǎn)主軸重合。分光計的調(diào)節(jié)分光計的調(diào)節(jié) 1.調(diào)節(jié)望遠(yuǎn)鏡鏡身下的調(diào)節(jié)望遠(yuǎn)鏡鏡身下的螺絲來調(diào)節(jié)望遠(yuǎn)鏡的光軸與螺絲來調(diào)節(jié)望遠(yuǎn)鏡的光軸與儀器旋轉(zhuǎn)主軸垂直。儀器旋轉(zhuǎn)主軸垂直。 2. 調(diào)節(jié)載物平臺下面的調(diào)節(jié)載物平臺下面的螺絲來調(diào)節(jié)觀察平面與儀器螺絲來調(diào)節(jié)觀察平面與儀器旋轉(zhuǎn)主軸重合。旋轉(zhuǎn)主軸重合。(平面鏡與平面鏡與儀器主軸平行儀器主軸平行)2.用逐次逼進(jìn)法調(diào)節(jié)望遠(yuǎn)鏡的光軸與儀器旋轉(zhuǎn)用逐次逼進(jìn)法調(diào)節(jié)望遠(yuǎn)鏡的光軸與儀器旋轉(zhuǎn)主軸垂直，直到鏡面反射的小十字叉絲和調(diào)整主軸垂直，直到鏡面反射的小十字叉絲和

15、調(diào)整叉絲重合。叉絲重合。分光計的調(diào)節(jié)分光計的調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)望遠(yuǎn)鏡鏡身下的螺絲來調(diào)節(jié)望遠(yuǎn)鏡的光軸調(diào)節(jié)望遠(yuǎn)鏡鏡身下的螺絲來調(diào)節(jié)望遠(yuǎn)鏡的光軸與儀器旋轉(zhuǎn)主軸垂直。與儀器旋轉(zhuǎn)主軸垂直。 在載物平臺上放置平面反射鏡（或三棱鏡），在載物平臺上放置平面反射鏡（或三棱鏡），注意放置方位，以致可用一只螺釘控制一個反射面注意放置方位，以致可用一只螺釘控制一個反射面的傾斜。的傾斜。分光計的調(diào)節(jié)分光計的調(diào)節(jié)分光計的調(diào)節(jié)分光計的調(diào)節(jié)分光計的調(diào)節(jié)分光計的調(diào)節(jié)分光計的調(diào)節(jié)分光計的調(diào)節(jié)3.讓準(zhǔn)直管產(chǎn)生平行光讓準(zhǔn)直管產(chǎn)生平行光分光計的調(diào)節(jié) 分光計的讀數(shù)：為了消除度盤的刻度中分光計的讀數(shù)：為了消除度盤的刻度中心與儀器轉(zhuǎn)動軸之間偏心差，必

16、須同時讀取心與儀器轉(zhuǎn)動軸之間偏心差，必須同時讀取兩個游標(biāo)的讀數(shù)。兩個游標(biāo)的讀數(shù)。分光計的調(diào)節(jié)分光計的調(diào)節(jié) 分光計的讀數(shù)：分光計的讀數(shù)：8745 分光計的調(diào)節(jié)用分光計測定三棱鏡的頂角用分光計測定三棱鏡的頂角用分光計測定三棱鏡的頂角用分光計測定三棱鏡的頂角 望遠(yuǎn)鏡分別與棱鏡的兩折射面垂直，即十望遠(yuǎn)鏡分別與棱鏡的兩折射面垂直，即十字叉絲的反射像與調(diào)整叉絲完全重合時，記錄字叉絲的反射像與調(diào)整叉絲完全重合時，記錄兩游標(biāo)的讀數(shù)。兩游標(biāo)的讀數(shù)。三棱鏡頂角三棱鏡頂角A的測定的測定V1, V2,V1, V2A)()(211801122vvvvA望遠(yuǎn)鏡在此位望遠(yuǎn)鏡在此位置有兩個讀數(shù)置有兩個讀數(shù)望遠(yuǎn)鏡轉(zhuǎn)到此位望遠(yuǎn)鏡

17、轉(zhuǎn)到此位置也有兩個讀數(shù)置也有兩個讀數(shù) 掠射法測定三棱鏡的折射率的原理掠射法測定三棱鏡的折射率的原理 n1n,除掠射光I外,其他光線 在AB面上的入射角均小于90, 即其他光線的折射角都小于掠 射光I的折射角，最后進(jìn)入空氣 后均在光線I的左左側(cè),形成明暗 視場. 如果棱鏡角 A=90 則有： 221sinnninnicsinsin1三棱鏡折射率的測定三棱鏡折射率的測定-掠射法掠射法 掠射法測定三棱鏡的折射率的原理 三棱鏡折射率的測定三棱鏡折射率的測定-掠射法掠射法思考題思考題在分光計的調(diào)整中，轉(zhuǎn)動載物平臺在分光計的調(diào)整中，轉(zhuǎn)動載物平臺（包括反射平面鏡）時，反射回（包括反射平面鏡）時，反射回來的亮

18、十字總是在上叉絲交點(diǎn)（來的亮十字總是在上叉絲交點(diǎn)（右圖右圖a點(diǎn)）下面移動，說明：點(diǎn)）下面移動，說明：a.平面鏡與儀器主軸平行，望遠(yuǎn)平面鏡與儀器主軸平行，望遠(yuǎn)鏡光軸與儀器主軸不垂直；鏡光軸與儀器主軸不垂直；b.平面鏡與儀器主軸不平行，望平面鏡與儀器主軸不平行，望遠(yuǎn)鏡光軸與儀器主軸垂直；遠(yuǎn)鏡光軸與儀器主軸垂直；c.平面鏡與儀器主軸平行，望遠(yuǎn)平面鏡與儀器主軸平行，望遠(yuǎn)鏡光軸與儀器主軸垂直；鏡光軸與儀器主軸垂直；d.上面三種情況都有可能；上面三種情況都有可能；a干涉、衍射將討論干涉、衍射將討論 雙縫干涉雙縫干涉 單縫衍射單縫衍射 光柵衍射光柵衍射 等現(xiàn)象的觀察和波長的測量等現(xiàn)象的觀察和波長的測量 雙縫

19、干涉雙縫干涉 楊氏雙逢干涉實驗楊氏雙逢干涉實驗 S1、S2由同一光源產(chǎn)由同一光源產(chǎn)生生,故滿足振動方向故滿足振動方向相同、頻率相等、相相同、頻率相等、相位差恒定（本實驗中位差恒定（本實驗中相位差為相位差為0）的相干）的相干條件。條件。 條紋間隔與屏和條紋間隔與屏和縫之間的距離、光源縫之間的距離、光源波長成正比波長成正比,與雙逢的與雙逢的間隔成反比。間隔成反比。 雙縫干涉雙縫干涉 菲涅耳雙棱鏡菲涅耳雙棱鏡 S1、S2這對相干光這對相干光源也可以由菲涅耳雙棱源也可以由菲涅耳雙棱鏡獲得。菲涅耳雙棱鏡鏡獲得。菲涅耳雙棱鏡是將一塊平玻璃板的上是將一塊平玻璃板的上表面加工成兩楔形，楔表面加工成兩楔形，楔角

20、較小（一般小于角較?。ㄒ话阈∮?度度），這種棱鏡稱為雙棱），這種棱鏡稱為雙棱鏡鏡。 棱脊端面楔角 雙縫干涉雙縫干涉 菲涅耳雙棱鏡干涉實驗菲涅耳雙棱鏡干涉實驗 當(dāng)狹縫發(fā)出的光波投射到雙棱鏡上時，形成沿當(dāng)狹縫發(fā)出的光波投射到雙棱鏡上時，形成沿不同方向傳播的兩束相干柱波。在其相互交疊區(qū)域不同方向傳播的兩束相干柱波。在其相互交疊區(qū)域P1P2內(nèi)產(chǎn)生干涉。如果狹縫的寬度較小，雙棱鏡的內(nèi)產(chǎn)生干涉。如果狹縫的寬度較小，雙棱鏡的棱脊與光源平行，就能在白屏棱脊與光源平行，就能在白屏P上觀察到平行于狹縫上觀察到平行于狹縫的的等間距亮暗干涉條紋等間距亮暗干涉條紋。 LMd2S1SSP1PBAxx2P圖三 雙縫干涉雙縫

21、干涉 菲涅耳雙棱鏡干涉實驗菲涅耳雙棱鏡干涉實驗 雙縫干涉雙縫干涉 用雙棱鏡干涉測量鈉光波長用雙棱鏡干涉測量鈉光波長 設(shè)設(shè)d代表兩虛光源代表兩虛光源S1和和S2間的距離，間的距離，d為虛光為虛光源所在的平面（近似地在光源狹縫源所在的平面（近似地在光源狹縫S的平面內(nèi)）至觀的平面內(nèi)）至觀察屏的距離，且察屏的距離，且dd，干涉條紋寬度為，干涉條紋寬度為x，則實，則實驗所用光波波長驗所用光波波長可由下式確定可由下式確定:xdd 雙縫干涉雙縫干涉 0 2 4 6 8 雙縫干涉雙縫干涉 兩虛光源間的距離兩虛光源間的距離的測量的測量 兩虛光源間的兩虛光源間的距離距離d，可用已知，可用已知焦距為焦距為f的會聚透

22、的會聚透鏡鏡L置于雙棱鏡與置于雙棱鏡與測微目鏡之間，由測微目鏡之間，由透鏡的兩次成像法透鏡的兩次成像法求得。求得。 1S1d2SBd2S1SLd2d圖四21ddd 雙縫干涉雙縫干涉 兩虛光源間的距離的測量兩虛光源間的距離的測量 沿光具座前后移動透鏡沿光具座前后移動透鏡L，就可以在，就可以在L的兩個不同位的兩個不同位置上從測微目鏡中看到兩虛光源置上從測微目鏡中看到兩虛光源S1S2經(jīng)透鏡所成的實像經(jīng)透鏡所成的實像S1S2，其中，其中組為放大的實像另一組為縮小的實像。組為放大的實像另一組為縮小的實像。分別測得兩次清晰成像時實像的間距分別測得兩次清晰成像時實像的間距d1、d2,則有則有1S1d2SBd

23、2S1SLd2d圖四21ddd d1d2 雙縫干涉雙縫干涉 實驗操作的幾個要實驗操作的幾個要點(diǎn)點(diǎn)調(diào)節(jié)共軸調(diào)節(jié)共軸調(diào)節(jié)干涉條紋調(diào)節(jié)干涉條紋（）減小狹縫（）減小狹縫S的的寬度，繞系統(tǒng)光軸寬度，繞系統(tǒng)光軸緩慢地向右或向左緩慢地向右或向左旋轉(zhuǎn)雙棱鏡旋轉(zhuǎn)雙棱鏡AB，當(dāng)，當(dāng)雙棱鏡的棱脊與狹雙棱鏡的棱脊與狹縫的取向嚴(yán)格平行縫的取向嚴(yán)格平行時，將會出現(xiàn)清晰時，將會出現(xiàn)清晰干涉條紋。干涉條紋。LMd2S1SSP1PBAxx2P圖三 雙縫干涉雙縫干涉 LMd2S1SSP1PBAxx2P圖三實驗操作的幾個要點(diǎn)實驗操作的幾個要點(diǎn)調(diào)節(jié)干涉條紋調(diào)節(jié)干涉條紋（）看到清晰的干涉條（）看到清晰的干涉條紋后，適當(dāng)?shù)卣{(diào)整縫寬，紋后

24、，適當(dāng)?shù)卣{(diào)整縫寬，使干涉條紋的寬度適當(dāng)，使干涉條紋的寬度適當(dāng)，同時在不影響條紋清晰度同時在不影響條紋清晰度的情況下，以保持干涉條的情況下，以保持干涉條紋有足夠的亮度。雙棱鏡紋有足夠的亮度。雙棱鏡和狹縫的距離不宜過小，和狹縫的距離不宜過小，因為減小它們的距離，因為減小它們的距離，S1S2間距也會減小，對間距也會減小，對測量測量d不利。不利。 思考題思考題 1.狹縫的寬度對干涉條紋的有什么影響?yīng)M縫的寬度對干涉條紋的有什么影響?2.光源用鈉光燈代替氦氖激光光源用鈉光燈代替氦氖激光,干涉條紋的寬度有什干涉條紋的寬度有什么區(qū)別么區(qū)別? 狹縫過細(xì)狹縫過細(xì),兩束光相干性越好兩束光相干性越好,但光通量太少但光

25、通量太少,將使干涉條將使干涉條紋亮處不亮而不清晰紋亮處不亮而不清晰. 狹縫過寬狹縫過寬,兩束光相干性變差兩束光相干性變差, 將使干將使干涉條紋不清晰涉條紋不清晰.xdd 單縫衍射單縫衍射 夫瑯和費(fèi)單縫衍射夫瑯和費(fèi)單縫衍射 光在傳播過程中遇到障礙物時，會偏離原來光在傳播過程中遇到障礙物時，會偏離原來的直線傳播方向，并在障礙物后的觀察屏幕上呈的直線傳播方向，并在障礙物后的觀察屏幕上呈光強(qiáng)的不均勻分布，這種現(xiàn)象稱為光的衍射。當(dāng)光強(qiáng)的不均勻分布，這種現(xiàn)象稱為光的衍射。當(dāng)光源和衍射場都在離衍射物無限遠(yuǎn)時，稱為夫瑯光源和衍射場都在離衍射物無限遠(yuǎn)時，稱為夫瑯和費(fèi)衍射，它是光學(xué)儀器中最常見的衍射。和費(fèi)衍射，它

26、是光學(xué)儀器中最常見的衍射。 單縫衍射單縫衍射 夫瑯和費(fèi)單縫衍射夫瑯和費(fèi)單縫衍射 當(dāng)一束平行光垂直入射到很狹的單狹縫上時，可以當(dāng)一束平行光垂直入射到很狹的單狹縫上時，可以把單縫面的每一個點(diǎn)作為一個新光源。這些新光源發(fā)出把單縫面的每一個點(diǎn)作為一個新光源。這些新光源發(fā)出的光波在空間互相疊加，使得有些地方互相加強(qiáng)，形成的光波在空間互相疊加，使得有些地方互相加強(qiáng)，形成亮點(diǎn)，有的地方互相減弱，形成暗點(diǎn)。亮點(diǎn)，有的地方互相減弱，形成暗點(diǎn)。 單縫衍射單縫衍射 夫瑯和費(fèi)單縫衍射條紋的觀察夫瑯和費(fèi)單縫衍射條紋的觀察:單逢至屏的距離單逢至屏的距離應(yīng)該足夠長。應(yīng)該足夠長。zxk=1k=2k=1k=2 單縫衍射單縫衍射

27、 夫瑯和費(fèi)單縫衍射條紋特點(diǎn)夫瑯和費(fèi)單縫衍射條紋特點(diǎn): 其它亮條紋其它亮條紋(次極大次極大)的的位置雖對稱分布位置雖對稱分布,但不等間隔但不等間隔. 中央亮條紋的寬度是中央亮條紋的寬度是其它亮條紋寬度的其它亮條紋寬度的2倍倍 暗條紋暗條紋(極小值極小值)的位的位置以中央亮條紋的中點(diǎn)為置以中央亮條紋的中點(diǎn)為中心中心,等間距等間距,對稱分布對稱分布. 單縫衍射單縫衍射 夫瑯和費(fèi)單縫衍射特點(diǎn)夫瑯和費(fèi)單縫衍射特點(diǎn):zxk=1k=2k=1k=2當(dāng)衍射角當(dāng)衍射角滿足滿足光強(qiáng)為零光強(qiáng)為零,出現(xiàn)暗條紋。出現(xiàn)暗條紋。在在sin 很小時很小時,sin =x/z，則屏幕上暗條紋，則屏幕上暗條紋的坐標(biāo)的坐標(biāo)x應(yīng)滿足應(yīng)滿

28、足,.2, 1sinkakazkxX 單縫衍射單縫衍射 夫瑯和費(fèi)單縫衍射特點(diǎn)夫瑯和費(fèi)單縫衍射特點(diǎn): 中央亮條紋的寬度為其它亮條紋寬度的兩倍，中中央亮條紋的寬度為其它亮條紋寬度的兩倍，中央亮條紋的寬度為央亮條紋的寬度為2x x，其它，其它亮條紋寬度為亮條紋寬度為x。azxzk=1k=2k=1k=2azx 單縫衍射單縫衍射 夫瑯和費(fèi)單縫衍射特點(diǎn)夫瑯和費(fèi)單縫衍射特點(diǎn): 亮條紋的寬度亮條紋的寬度x與與z和和成正比，與成正比，與 a成反成反比。比。單單縫縫的的寬寬度度由由窄窄變變寬寬 單縫衍射單縫衍射 用夫瑯和費(fèi)單縫衍射測量單縫（單絲）寬度用夫瑯和費(fèi)單縫衍射測量單縫（單絲）寬度:azkxKXK02134

29、X1X2X3X4azkxzxka 單縫衍射 用夫瑯和費(fèi)單縫衍射測量單縫（單絲）寬度用夫瑯和費(fèi)單縫衍射測量單縫（單絲）寬度:用讀數(shù)顯微鏡測量用讀數(shù)顯微鏡測量單縫的寬度單縫的寬度,對實驗對實驗數(shù)據(jù)進(jìn)行校對數(shù)據(jù)進(jìn)行校對.衍衍 射射 光光 柵柵衍衍 射射 光光 柵柵 衍衍 射射 光光 柵柵 光柵是一組數(shù)目極多的等寬、等距和平行排光柵是一組數(shù)目極多的等寬、等距和平行排列的狹縫。透明區(qū)寬度列的狹縫。透明區(qū)寬度a a與不透明區(qū)寬度與不透明區(qū)寬度b b之和之和d d稱稱之為光柵常數(shù)之為光柵常數(shù)。它決定了光柵的基本性質(zhì)。它決定了光柵的基本性質(zhì)。 d=a+b 衍衍 射射 光光 柵柵 一一.實驗原理實驗原理 自自S S射出的平行光垂直地照射在光柵上，透鏡射出的平行光垂直地照射在光柵上，透鏡將衍射光會聚于其像平面上，產(chǎn)生衍射亮條紋條件將衍射光會聚于其像平面上，產(chǎn)生衍射亮條紋條件是：是： d sind sin = k= k （K=K=,-2,-1,0,1,2,-2,-1,0,1,2,) ) 衍衍 射射 光光 柵柵 單色光單色光單色光的光譜單色光的光譜K=