實(shí)驗(yàn)十三 雙棱鏡干涉

實(shí)驗(yàn)十三雙棱鏡干涉一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康囊唬┯^察雙棱鏡干涉現(xiàn)象（二）利用雙棱鏡干涉測定單色光的波長。二、實(shí)驗(yàn)器材氦氖激光器（1套）讀數(shù)顯微鏡（氦氖激光器（1套）讀數(shù)顯微鏡（1臺）小燈（1個(gè)）三、實(shí)驗(yàn)原理與儀器描述擴(kuò)束透鏡（f=5cm）（l個(gè)）透鏡夾（3個(gè)）光具座太陽眼鏡（1付）光屏（1個(gè)）雙棱鏡（1個(gè)）（1付）觀察光波干涉現(xiàn)象的方法很多，雙棱鏡干涉是其中之一。雙棱鏡是一塊表面光滑。頂角接近于180°的玻璃棱鏡，其頂端的直線稱為雙棱鏡的脊，兩側(cè)的表面稱為棱面，雙棱鏡干涉的實(shí)驗(yàn)裝置如圖13-1所示。圖13-1雙棱鏡干涉光路圖從激光光管發(fā)出的單色光經(jīng)擴(kuò)束透鏡擴(kuò)束后入射在雙棱鏡的兩個(gè)棱面上，經(jīng)棱鏡的折射后分成兩束光AA和BB。在AB之間的區(qū)域內(nèi)，這兩束光互相疊加而形成干涉。121222由于激光束有很好的平行性，通過擴(kuò)束透鏡后的光必會(huì)聚于透鏡的后焦點(diǎn)F上，因此，可以認(rèn)為入射雙棱鏡的光束是從位于F的點(diǎn)光源S發(fā)射出來的。將AA向后延長，其交點(diǎn)S就是由雙棱鏡造成的S的虛121

像點(diǎn)。同樣，BB向后延長的交點(diǎn)S也是S的虛象點(diǎn)，由此可以看到，這里的雙棱鏡干涉相當(dāng)于以S和S12212為雙孔的楊氏干涉。我們知道楊氏干涉在屏上形成明暗相間的條紋，相鄰兩亮條紋或相鄰兩暗條紋之間的距離為(13-1)式中d是兩個(gè)虛光源（相當(dāng)于楊氏干涉實(shí)驗(yàn)的兩個(gè)小孔）S和S之間的距離，D是虛光源與光屏的距離,12入是光源的波長，由幾何光學(xué)可推得以下結(jié)果：D=L+L (13-2)12/Vd=L (13-3)1=(n-1) (n一) (13-4)

上式由雙棱鏡玻璃的折射率n和雙棱鏡頂角（以弧度為單位）所決定，可稱為雙棱鏡常數(shù)。假設(shè)我們測得第一條暗紋至第K+1條暗紋的距離是鼻，則相鄰兩暗紋的距離為疋 (13-5)將（13-2）、（13-3）、各式代入（13-1）式，得到(13-6)(13-6)本實(shí)驗(yàn)通過測量干涉條紋的距離及各光學(xué)元件在光路中的位置，間接測出氦氖激光的波長。四、實(shí)驗(yàn)方法與步驟（1）按圖13-1在光具座上順次擺好各器件。（2）調(diào)節(jié)各器件的位置，使激光束水平射出，與光具座導(dǎo)軌基本平行，通過擴(kuò)束透鏡的中心，入射在雙棱鏡的脊上。此時(shí)應(yīng)在光屏上看到明暗相間的干涉條紋。實(shí)驗(yàn)表明，入射在雙棱鏡上的光斑大一點(diǎn)干涉條紋較好。（3）將讀數(shù)顯微鏡放置在光屏后面。適當(dāng)調(diào)節(jié)顯微鏡目鏡的焦距使目鏡的十字叉絲像清晰，然后調(diào)節(jié)顯微鏡物鏡的焦距，使顯微鏡中看到的干涉條紋最清楚。（4）從讀數(shù)顯微鏡上任意選取某條干涉暗紋作為起始第1條暗紋，測出第1條暗紋和第K+1條暗紋的位置P和P，記入實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄表中，重復(fù)三次。K應(yīng)盡可能大些，K取越大測量得出的條紋距離相對1 K+1誤差越小。（5） 在光具座導(dǎo)軌上讀出擴(kuò)束透鏡至雙棱鏡的距離，減去5cm即得L，記入表中，再量出雙棱鏡到1光屏的距離L，記入表中。2（6） 在雙棱鏡上讀取雙棱鏡常數(shù)^。五、注意事項(xiàng)1） 激光器為貴重儀器，且有高壓加在激光管的接頭上，做實(shí)驗(yàn)過程中要特別小心，注意安全。2） 測量干涉條紋時(shí)應(yīng)戴上太陽眼鏡，避免眼睛直接接受強(qiáng)光照射。3） 計(jì)算時(shí)，注意單位要統(tǒng)一。六、數(shù)據(jù)處理由實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和關(guān)系式L=|P-P|算出L。由式（13-5）計(jì)算出△L,再算出平均值"，最后由KK+1 1 K(13-7)求得波長入。