菲涅爾干涉實(shí)驗(yàn)報(bào)告

1、菲涅爾干涉測鈉光波長【實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹坑^察雙棱鏡干涉現(xiàn)象，測量鈉光的波長。學(xué)習(xí)和鞏固光路的同軸調(diào)整。通過觀察雙棱鏡產(chǎn)生的雙光束干涉現(xiàn)象，理解產(chǎn)生干涉的條件。學(xué)習(xí)測微目鏡的使用及測量?！緦?shí)驗(yàn)儀器】光源、雙棱鏡、可調(diào)狹縫、凸透鏡、觀察屏、光具座、測微目鏡?！緦?shí)驗(yàn)原理】菲涅耳雙棱鏡可以看作是由兩塊底面相接、棱角很小(約為1) 的直角棱鏡合成。若置單色狹條光源$0于雙棱鏡的正前方，則從S0射 來的光束通過雙棱鏡的折射后，變?yōu)閮墒嘀丿B的光，這兩束光仿佛是從光源S0的兩個(gè)虛象$1及S2射出的一樣（見圖1）。由于51和S2 是兩個(gè)相干光源，所以若在兩束光相重疊的區(qū)域內(nèi)放一屏，即可觀察到明暗相間的干涉條紋。圖1雙

2、校鏡f圖1雙校鏡f涉光路圖2雙梭鏡涉光程差計(jì)算圖楔角圖12-2楔角圖12-2雙棱鏡B外形結(jié)構(gòu)圖設(shè)a代表兩虛光源s 1和s2間的距離，D為虛光源所在的平面（近似 地在光源狹縫S的平面內(nèi)）至觀察屏Q的距離，且aD，任意兩條相 鄰的亮（或暗）條紋間的距離為 X，則實(shí)驗(yàn)所用光波波長入可由 下式表示:(12-1)上式表明，只要測出a、D和 X，就可算出光波波長。由于干涉條紋寬度X很 小，必須使用測微目鏡進(jìn)行測 量.兩虛光源間的距離a，可 用一已知焦距為f的會聚透鏡 L，置于雙棱鏡與測微目鏡之 間，如圖12-3所示，由透鏡兩 次成像法求得.只要使測微目 鏡到狹縫的距離大于4f，前后移動透鏡，就可以在透鏡的

3、兩個(gè)不同 位置上從測微目鏡中看到兩虛光源*和S 2經(jīng)透鏡所成的實(shí)像，其中之 一為放大的實(shí)像，另一個(gè)為縮小的實(shí)像.如果分別測得兩放大像的間 距d1，和兩縮小像的間距d 2，則根據(jù)下式a二網(wǎng)(12-2)即可求得兩虛光源之間的距離a.圖12-3雙棱鏡干涉實(shí)驗(yàn)裝置【實(shí)驗(yàn)內(nèi)容】實(shí)驗(yàn)步驟儀器調(diào)節(jié)粗調(diào)將縫的位置放好，調(diào)至豎直，根據(jù)縫的位置來調(diào)節(jié)其他元件的左右和高低位置，使各元件中心大致等高。細(xì)調(diào)根據(jù)透鏡成像規(guī)律用共軛法進(jìn)行調(diào)節(jié)。使得狹縫到測微目鏡的距離大于透鏡的四倍焦距，這樣通過移動透鏡能夠在測微目鏡處找到兩次成像。首先將雙棱鏡拿掉，此時(shí)狹縫為物，將放大像縮小像中心調(diào)至等高，然后使測微目鏡能夠接收到兩次成像

4、，最后放入雙棱鏡，調(diào)雙棱鏡的左右位置，使得兩虛光源成像亮度相同，則細(xì)調(diào)完成。各元件中心基本達(dá)到同軸。觀察調(diào)節(jié)干涉條紋調(diào)出清晰的干涉條紋。視場不可太亮，縫不可太寬，同時(shí)雙棱鏡棱脊 與狹縫應(yīng)嚴(yán)格平行。取下透鏡，為方便調(diào)節(jié)可先將測微目鏡移至近處， 待調(diào)出清晰的干涉條紋后再將測微目鏡移到滿足大于透鏡四倍焦距 的位置。干涉條紋的調(diào)整:要通過測微目鏡看到清晰的干涉條紋，實(shí) 驗(yàn)中必須滿足兩個(gè)條件：狹縫寬度足夠窄，以使縫寬上相應(yīng)各點(diǎn) 為相干光，具有良好的條紋視見度。但狹縫不能過窄，過窄光強(qiáng)太弱， 同樣無法觀察到干涉條紋。棱鏡的脊背必須與狹縫的取向相互平 行，否則縫的上下相應(yīng)各點(diǎn)光源的干涉條紋互相錯(cuò)位疊加，降低

5、條紋 視見度，也無法觀察到干涉條紋。隨著D的增加觀察干涉條紋的變化規(guī)律。測量測量條紋間距Ax用共軛法測量兩虛光源S1和S2的距離d測量狹縫到測微目鏡叉絲的距離D【實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)】1益的測量第1條亮紋位置2.91mm2.51mm1.22mm第11條亮紋位置第1條亮紋位置2.91mm2.51mm1.22mm第11條亮紋位置15.41mm12.50mm12.47mmAx0.250mm0.251mm0.225mm則平均二0.242mmAx2 d的測量D12.350mm2.340mm2.330mmD21.280mm1.284mm1.276mmdl 平均=2.330mmd2 平均=1.280mmd=3D=50.

6、70CMX - d 0.242 x 1.727 乂 104人= 586.9 nmD51.704不確定度的計(jì)算Ua = S - = 0.005mm，云 AX -AX2S _ = i -4=1/ = 0.005mmax3 x(3 -1)Ub = % = 001 = 0.005774(mm)-U 2_ = 6.3(nm )A合成不確定度 U -U 2_ = 6.3(nm )AU_ =,人&d =：23301.280=1.727mm則.26 土 .26 土 6.3)(im)【實(shí)驗(yàn)反思】測量前儀器調(diào)節(jié)應(yīng)達(dá)到什么要求才能調(diào)節(jié)出清晰的干涉條紋?答：共軸，狹逢和棱背平行與測微目鏡共軸，并適當(dāng)調(diào)節(jié)狹逢的 寬度。

7、本實(shí)驗(yàn)如何測得兩虛光源的距離d?還有其他辦法嗎？答：d=(d1*d2)1/2或利用波長入已知的激光作光源，則d=(D/A x)入狹縫與測微目鏡的距離及與雙棱鏡的距離改變時(shí)，條紋的間距和數(shù)量有何變化？答：狹縫和測微目鏡的距離越近，條紋的間距越窄，數(shù)量不變，狹縫和雙棱鏡的距離越近，條紋間距越寬，數(shù)量越小?！菊`差分析】測雙縫到屏的距離帶來的誤差可通過選用mm刻度尺，進(jìn)行多次測量求平均值的辦法減小誤差.通過測量多條亮條紋間的距離來減小測量誤差.測條紋間距 x帶來的誤差.干涉條紋沒有調(diào)到最清晰的程度.分劃板刻線與干涉條紋不平行，中心刻線沒有恰好位于條紋中心.測量多條亮條紋間距離時(shí)讀數(shù)不準(zhǔn)確.【注意事項(xiàng)】調(diào)節(jié)雙縫干涉儀時(shí)，要注意調(diào)節(jié)光源的高度，使它發(fā)出的一束光能 夠沿著遮光筒的軸線把屏照亮.放置單縫和雙縫時(shí)，縫要相互平行，中心大致位于遮光筒的軸線上.調(diào)節(jié)測量頭時(shí)，應(yīng)使分劃板中心刻線和條紋的中心對齊，記清此時(shí) 手輪上的讀數(shù)，轉(zhuǎn)動測量頭，使分劃板中心刻線和另一條紋的中心對 齊，記下此時(shí)手輪上的讀數(shù)，兩次