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多光束干涉和法布里—珀罗干涉仪实验研究性报告

基础物理实验研究性报告

多光束干涉和法布里-珀罗干涉仪

——实验报告及减小误差的实验方法改进

摘要 (2)

引言 (2)

一、实验目的 (2)

二、实验原理 (2)

（一）多光束干涉原理 (3)

（二）多光束干涉条纹的光强分布 (4)

（三）F-P干涉仪的主要参数 (5)

三、实验仪器 (7)

四、实验内容 (7)

五、具体操作 (9)

六、数据处理 (10)

（一）测定钠光波长差 (10)

（二）显微镜测量氦氖激光干涉圆环的直径D，验证Di+12?Di2=常数，测定P1、P2的间距。 (12)

（三）测汞灯绿光波长 (15)

七、误差分析 (16)

（一）误差衡量 (17)

（二）原因分析 (17)

八、实验改进 (18)

（一）关于两反射面角度的影响的讨论及解决办法 (18)

（二）法布里-珀罗干涉仪内部结构方面的简单分析及改进建议 (20)

九、实验感想 (22)

（一）本实验的操作感想 (22)

（二）撰写研究性报告的感想与收获 (22)

（三）基础物理实验学年总结 (23)

参考文献 (23)

摘要

本文以“多光束干涉和法布里-珀罗干涉仪”的实验报告为依据，详细介绍了“多光束干涉和法布里—珀罗干涉仪”这一实验的原理以及具体实验过程，并通过实验获得的数据进行了严格的数据处理和相关的不确定度计算。在实验过程以及数据处理的基础上，通过进一步的思考，提出与实验误差有关探讨，及对实验及数据处理的可能改进，以及自己对于基础物理实验的感受。

关键词：F-P干涉仪，多光束干涉，误差，实验改进

引言

法布里-珀罗干涉仪简称F-P干涉仪，1899年由法国物理学家法布里和珀罗创制，是利用多光束干涉原理设计的一种干涉仪。它的特点是能够获得十分细锐的干涉条纹，因此一直是长度计算和研究的光谱超精细结构的有效工具，多光束干涉原理还在激光器和光学薄膜理论中有着重要的应用，是制作光学仪器中干涉滤光片和激光共振腔的基本构型。因此本实验有着广泛的应用背景。

一、实验目的

1、了解法布里-珀罗干涉仪的特点和调节；

2、用法布里-珀罗干涉仪观察多光束等倾干涉并测量钠双线的波长差和膜厚；

3、巩固一元线性回归法在数据处理中的应用。

二、实验原理

（一）多光束干涉原理

F-P干涉仪由两块平行的平面玻璃板或石英板组成（如图1）。

O S

G G'

图1

在其相对的内表面上镶有平整度很好的高反射率膜层。为消除两平板相背平面上反射光的干扰，平行板的外表面上有一个很小的楔角（如图2）。

图2图3

多光束干涉的具体原理如图3所示。自扩展光源上任一点发出的一束光入射到高反射率平面上后，光就在两者之间多次往返反射，最后构成多束平行的透射光1,2,3，?。

在这两组光中，相邻光的位相差δ都相同，振幅则不断衰减。位相差δ由

δ=2π?L

2π

2nd cosθ=

4πnd cosθ

给出。式中?L=2nd cosθ是相邻光线的光程差；n和d分别为介质层的折射率和厚度，θ为光在反射面上的入射角，λ为光波波长。由光的干涉可知

2nd cosθ=kλ亮纹 k+

λ暗纹

即透射光将在无穷远或透镜的焦平面上产生形状为同心圆的等

倾干涉条纹。

（二）多光束干涉条纹的光强分布

下面来讨论反射光和透射光的振幅。设入射光振幅为A，则反射光A1′的振幅为A r′，反射光A2′的振幅为A t′rt,?;透射光A1的振幅为A t′t，透射光A2的振幅为A t′rrt,?。式中，r′为光在n′?n界面上的振幅反射系数，r为光在n′?n界面上的振幅反射系数，t′为光从n′进入n界面的振幅透射系数，t为光从n进入n′界面的振幅透射系数。透射光在透镜焦平面上所产生的光强分布应为无穷系列光强A1，A2，A3?的相干叠加。可以证明透射光强最后可写成

I t=

1+4R

(1?R)

sin2δ

式中，I0为入射光强，R=r2为光强的反射率。图4表示了对不同的R值I t/I0与位相差δ的关系。由图可见，I t的极值位置仅有δ决定，与R无关；但透射光强度的最大值的锐度却与R关系密切，反射面的反射率R越高，由透射光所得的干涉亮条纹就越细锐。

条纹的细锐程度可以通过所谓的半值宽度来描述。由式可知，亮

纹中心极大值满足sin 2δ02=0，即δ0=2k π，k =1,2,?。令δ=δ0+d δ

时，强度降为一半，这时δ应满足：

4R sin 2

δ2=(1?R)2 代入δ0=2k π并考虑到d δ是一个约等于0的小量，sin 2δ2≈(d δ/2)2，故有

4R(d δ2)2=(1?R )2,d δ=(1?R ) R

d δ是一个用相位差来反映半值位置的量，为了用更直观的角宽度来反映谱线的宽窄，引入半值角宽度?θ=2d θ。由于d δ是个小量，故可用微分代替，可知d δ=?4πnd sin θdθ

λ，dθ=?λdδ

4πnd sin θ。略去负号

不写，并用?θ代替2dθ，则有

?θ=λdδ=λ2πnd sin θ1?R R

它表明：反射率R 越高，条纹越细锐间距

越大，条纹越细锐。

图4图5

（三）F-P 干涉仪的主要参数

表征多光束干涉装置的主要参数有两个，即代表仪器可以测量的最大波长差和最小波长差，它们分别被称为自由光谱范围和分辨本领。

1、自由光谱范围

对一个间隔d确定的P-F干涉仪，可以测量的最大波长差是受到一定限制的。对两组条纹的同一级亮条纹而言，如果它们的相对位移大于或等于其中一组的条纹间隔，就会发生不同条纹之间的相互交叉，从而造成判断困难。把刚能保证不发生重序现象所对应的波长范围?λ称为自由光谱范围。它表示用给定标准具研究波长在λ附近的光

谱结构时所能研究的最大光谱范围。

考虑入射光中包含两个十分接近的波长λ1和λ2=λ1+?λ，就会

产生两套同心圆环条纹，如?λ正好大到使λ1的k级亮纹和λ2的k-1级亮纹重叠，则有?λ=λ2?λ1=λ2/k，由于k是一个很大的数，故

可以用中心的条纹计数来代替，即2nd=kλ，于是?λ=λ2

2nd

2、分辨本领

表征标准具特性的另一个重要参量是它所能分辨的最小波长差δλ，就是说，当波长差小于这个值时，两组条纹不能再分辨开。常称δλ为分辨极限，而把λ/δλ称为分辨本领。可以证明：δλ=

πk R

，而分辨本领可由下式表示，即

λδλ=πk

1?R

δλ

表示在两个相邻干涉条纹之间能够被分辨的条纹最大数目。因此分辨本领有是也称为标准具的精细常数。它只依赖于反射膜的反射率，R越大，能分辨的条纹数越多，分辨率越高。

三、实验仪器

实验仪器包括：F-P干涉仪(带望远镜)、钠灯（带电源）、He-Ne 激光器（带电源）、毛玻璃（画有十字线）、扩充镜、清色差透镜、读数显微镜、支架以及供选做实验用的滤色片（绿色）、低压汞灯等。

F-P干涉仪有两种类型。一种把干涉仪中的一块平面板固定不动而使另一块可以平移。它的优点是间距d可调，但机械上保证可移平面板自身的严格平移式比较困难的，因此研究中使用的大多是把两高反射率的平面间隔用热膨胀系数很小的铟钢环固定下来。这种间隔固定的F-P干涉仪通常称作F-P标准具。

本实验中使用的干涉仪是由迈克尔干涉仪改装的（如图5）。P2板位置固定，P1板可以通过转动粗动轮或微调手轮使之在精密导轨上移动，以改变板的间距d。P1和P2的背面各有3个螺钉，用来调节方位。P2上还有2个微调螺钉。P1、P2板的反射膜的反射率不很高，R约为

0.8。

四、实验内容

1、操作内容

（1）以钠光灯扩展光源照明，严格调节F-P两反射面P1、P2的平行度，获得并研究光束干涉的纳光等倾条纹；确定钠双线的波长差。

提示：利用多光束干涉可以清楚的把钠双线加以区分，因此可以通过两套条纹的相对关系来测定双线的波长差?λ。我们用条纹嵌套来作为测量的判据。设双线的波长为λ1和λ2，且λ1>λ2.当空气层厚度为d时，λ1的第k1级亮条纹落在λ2的k2+1级亮条纹之间，则有

2d cos θ=k 1λ1=(k 2+0.5)λ2

当d →d+?d 时，又出现两套条纹嵌套的情况。如这时k 1→k 1+?k ，由于λ1>λ2故k 2+0.5→k 2+0.5+?k +1，于是又有

2 d +?d cos θ= k 1+Δk λ1=(k 2+0.5+Δk +1)λ2

上述两式相减得

2?d cos θ=Δkλ1=(Δk +1) λ2

由此可得

1Δk =λ12?d cos θ，λ1?λ2=λ2Δk

故

?λ=λ1?λ2=λ1λ2≈λ2

（2）用读数显微镜测量氦氖激光干涉圆环的直径D ，验证

D i +12?D i 2=常数，并测定P 1、P 2的间距。

提示：D k 是干涉圆环的亮纹直径，D k 2?D k +12=4λf 2nd

2、操作注意事项

（1）F-P 干涉仪是精密的光学仪器，必须按光学实验要求进行

规范操作。决不允许用手触摸元件的光学面，也不能对着仪器哈气、说话；不用的元件要安放好，防止碰伤、跌落；调节时动作要平稳缓慢，注意防振。

（2）使用读书显微镜进行测量时，注意消除空程和消视差。

（3）实验完成，注意规整好仪器，特别是膜面背后的方位螺钉以及微调拉簧均应置于松弛位置。

五、具体操作

1、F-P干涉仪的调节

本实验用望远镜观察F-P干涉仪的干涉条纹。具体的干涉仪调节分为三步：

（1）粗调：按图7放置钠光源、毛玻璃（带十字线）；转动粗（细）动轮使P1P2≈1-2mm；使P1、P2背面的方位螺钉（6个）和微调螺钉（2个）处于半松半紧的状态，保证它们有合适的松紧调节余量。

（2）细调：仔细调节P1、P2背面的6个方位螺钉，用眼睛观察透射光，使十字像重合，这时可以看到圆形的干涉条纹，这一步必须有足够的细心和耐心。

（3）微调：徐徐转动P2的拉簧钉进行微调，直到眼睛上下左右移动时，干涉环的中心没有条纹的吞吐，这是可以看到理想的等倾条纹。

2、测钠黄光的波长差

缓慢地旋转粗调手轮移动P1，记取与相邻的两条谱线（亮纹）中心重合时相应的位置，记下P1位置d1（注意记录精度）。继续移动P1镜，找到下一个相邻的两条谱线（亮纹）中心重合时相应的位置，记下P1位置d2，继续移动P1，这样周期性的现象出现十次（如图6），记下10个表明d位置的数据。

图 6

3、用读数显微镜测量氦氖激光干涉圆环的直径D，验证

D i+12?D i2=常数，并测定P1、P2的间距

将钠灯改换为激光灯，加上扩束镜，望远镜换为显微镜，如图8，微调使视野中可以看到干涉圆环，移动显微镜的十字叉丝，分别记下叉丝在左边和右边的6-15级圆环时的刻线读数。

4、测汞灯绿光波长

将激光灯用汞灯取代，拿下扩束镜，在光路上加上滤色片，用望远镜观察，可以在视野中看到干涉圆环，仿照迈克尔逊干涉仪测波长的方法，每吞吐100个圆环记下刻度位置，记录三次。

图 7图 8

六、数据处理

（一）测定钠光波长差

1、原始数据列表

2、数据处理

由实验原理可知

d i=λ2

i+d0

令

i≡X,d i≡Y,b≡

λ2

则由原始数据可知

X=5.5,Y=2.240703x10?3m

X2=38.5,Y2=5.70327684x10?6m2,XY=1.4696772x10?2m 所以

b=XY?X Y

X2?X2

=2.87624909x10?4m

又因为

λ=589.3x10?9m

所以

Δλ=6.03693350×10?10m 相关系数

r =XY

?X Y (X 2?X 2 )(Y 2?Y 2 )=0.999985219≈1

具有强烈的线性相关性。

3、不确定度计算

线性回归系数b 的A 类不确定度

u a b =b 1k ?2(1r 2?1)=5.529084428×10?7m B 类不确定度

u b b =

0.00005 3=2.8867×10?8m

不确定度合成

u b = u a 2 b +u b 2(b )=5.53661x 10?7m Δλ的不确定度

u ?λ =??λu b b

=?1.16207×10?12m 最终结果表示为

?λ?u ?λ =(6.04?0.01)×10?10m

（二）显微镜测量氦氖激光干涉圆环的直径D ，验证D i +12?D i 2=

常数，测定P 1、P 2的间距。

1、原始数据列表

2、初步处理之后数据列表如下

3、进一步处理

D i2=?4λf2

i+Δ

令

D i2≡Y，i≡X,?4λf2

≡b

一元线性回归以后

X=10.5，Y=1.542559139x10?4m2

X2=118.5,Y2=2.622031796x10?8m4,XY=1.76133273x10?3m2则

b=XY?X Y

X2?X2

=1.76133273x10?5m2

所以

d=4λf2

=3.317108947x10?3m

【工作总结】深度学习课题阶段性研究成果总结

深度学习课题阶段性研究成果总结一、课题基本情况在20**年9月我们兴义中学英语组全体成员参加了深度学习课题。为了真正探索出一套中学英语学科深度教学模式，在实施中认真学习深度教育理论，用课改理念指导实践。实践中坚持遵循课题研究原则，公开教学研究，用课改理念反思教学。用课改理念寻找策略，吸引学生自觉、自愿地投入到创新的学习活动中去。已初见成效，现将阶段研究工作总结如下。二、研究方法 1、文献考察及网上研讨结合法：通过对相关文献的搜集、考察等理论学习，获得强有力的理论支持；通过理论培训、网上研讨等形式沟通认识，分析提高。 2、调查分析法：通过问卷调查，了解学情，确定实施进度，及时调整实施方法或步骤。完成了学生学习方法问卷调查情况与汇总，为本课题研究提供理论依据。 3、资源归纳法：在实验或调查中要详细纪录，做好对照实验，要详细收集撰写论文时所要引用的数据和证据等，如原始资料和照片等，有什么发现，最好在当时就进行初步分析、归纳、整理。课题负责人应有意识地收集和保存好这些原始记录和资料。 4、经验总结法：坚持边探索、边研究、边总结、边修正、边引导等过程性研究，及时形成阶段性小结。

三、立项以来所做的的工作 1、加强理论学习，促教师教学理念的提升。学习国内外创新教育理论以及现代教育学、心理学理论，坚持记读书笔记，写读后反思在追求自我、实现自我、超越自我中得到充实。组织课题组教师学习《中学英语学科各年级学生学业质量监控与评价指导意见》，结合《英语课程标准》英语七、八级教材解读培训活动，加强教师教学理念的提升。 2、确定子课题进行下一阶段的行动研究。在调查问卷分析报告的基础上，课题组确定子课题安排下一阶段的行动研究。经过课题组成员集体研究，确定以下课题为本研究课题的子课题： ①、以创设问题情景开展有效教学为主题。 ②、培养学生的问题意识、提出有效问题的能力。 ③、培养学生过程性学习方法、增加学生信息收集和处理能力。 ④、以学生有效学习，教师有效教学为主题。 ⑤、以探索有效教学模式或方式为主题。 ⑥、以促进教师专业发展或成长为主题。 ⑦、如何培养学生沟通能力与合作精神。四、初步取得的成绩： 1、积极的学习兴趣是培养学生“深度性学习”方法的前提。爱因斯坦说过：“兴趣是最好的老师”，而兴趣总是在

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号都有所损耗。给定了光纤参数后，瑞利散射的功率就可以标明出来，如果波长已知，它就与信号的脉冲宽度成比例：脉冲宽度越长，背向散射功率就越强。瑞利散射的功率还与发射信号的波长有关，波长较短则功率较强。也就是说用1310nm信号产生的轨迹会比1550nm信号所产生的轨迹的瑞利背向散射要高。在高波长区（超过1500nm），瑞利散射会持续减小，但另外一个叫红外线衰减（或吸收）的现象会出现，增加并导致了全部衰减值的增大。因此，1550nm是最低的衰减波长；这也说明了为什么它是作为长距离通信的波长。很自然，这些现象也会影响到oTDR。作为1550nm波长的oTDR，它也具有低的衰减性能，因此可以进行长距离的测试。而作为高衰减的1310nm或1625nm波长，oTDR的测试距离就必然受到限制，因为测试设备需要在oTDR轨迹中测出一个尖锋，而且这个尖锋的尾端会快速地落入到噪音中。菲涅尔反射是离散的反射，它是由整条光纤中的个别点而引起的，这些点是由造成反向系数改变的因素组成，例如玻璃与空气的间隙。在这些点上，会有很强的背向散射光被反射回来。因此，oTDR就是利用菲涅尔反射的信息来定位连接点，光纤终端或断点。 oTDR的工作原理就类似于一个雷达。它先对光纤发出一

迈克尔逊干涉仪实验报告87789

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如上图所示一束光入射到G1上，被G1分为反射光和透射光，这两束光分别经M1和M2反射后又沿原路返回，在分化板后表面分别被透射和反射，于E处相遇后成为相干光，可以产生干涉现象。图中M′2是平面镜M2由半反膜形成的虚像。观察者从E处去看，经M2反射的光好像是从M′2来的。因此干涉仪所产生的干涉和由平面M1与M′2之间的空气薄膜所产生的干涉是完全一样的，在讨论干涉条纹的形成时，只需考察M1和M2两个面所形成的空气薄膜即可。两面相互平行可到面光源在无穷远处产生的等倾干涉，两面有小的夹角可得到面光源在空气膜近处形成的等厚干涉。若光源是点光源，则上述两种情况均可在空间形成非定域干涉。设M1和M′2之间的距离为d，则它们所形成的空气薄膜造成的相干光的光程差近似用下式表示若M1与M′2平行，则各处d相同，可得等倾干涉。系统具有轴对称不变性，故屏E上的干涉条纹应为一组同心圆环，圆心处对应的光程差最大且等于2d,d 越大圆环越密。反之中心圆斑变大圆环变疏。若d增加则中心“冒出”一个条纹，反之d减小则中心“缩进”一个条纹。故干涉条纹在中心处“冒出”或“缩进”的个数N与d的变化量△d之间有下列关系根据该关系式就可测量光波波长λ或长度△d。钠黄双线的精细结构测量原理简介：干涉条纹可见度定义为：当，时V=1，此时干涉条纹最清晰，可见度最大；时V=0，可见度最小。从一视见度最低的位置开始算起，测量一次视见度最低处的位置，者其间的光程差为，且由关系算出谱线的精细结构。四.实验结果计与分析次数初读数 d1（mm）末读数 d2（mm） △ d=|d1-d2| (mm) (nm)(nm ) 137.7247937.754420.02963592.6592.6

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迈克尔逊和法布里-珀罗干涉仪摘要：迈克尔逊干涉仪是一种精密光学仪器，在近代物理和近代计量技术中都有着重要的应用。通过迈克尔逊干涉的实验，我们可以熟悉迈克尔逊干涉仪的结构并掌握其调整方法，了解电光源非定域干涉条纹的形成与特点和变化规律，并利用干涉条纹的变化测定光源的波长，测量空气折射率。本实验报告简述了迈克尔逊干涉仪实验原理，阐述了具体实验过程与结果以及实验过程中的心得体会，并尝试对实验过程中遇到的一些问题进行解释。关键词：迈克尔逊干涉仪；法布里-珀罗干涉仪；干涉；空气折射率；一、引言【实验背景】迈克尔逊干涉仪是1883年美国物理学家迈克尔逊和莫雷合作，为研究“以太”漂移而设计制造出来的精密光学仪器。它是利用分振幅法产生双光束以实现干涉。通过调整该干涉仪，可以产生等厚干涉条纹，也可以产生等倾干涉条纹，主要用于长度和折射率的测量。法布里-珀罗干涉仪是珀罗于1897年所发明的一种能现多光束干涉的仪器，是长度计量和研究光谱超精细结构的有效工具；它还是激光共振腔的基本构型，其理论也是研究干涉光片的基础，在光学中一直起着重要的作用。在光谱学中，应用精确的迈克尔逊干涉仪或法布里-珀罗干涉仪，可以准确而详细地测定谱线的波长及其精细结构。【实验目的】 1．掌握迈克尔逊干涉仪和法布里-珀罗干涉仪的工作原理和调节方法； 2．了解各类型干涉条纹的形成条件、条纹特点和变化规律； 3．测量空气的折射率。【实验原理】（一）迈克尔逊干涉仪 1M 、2M 是一对平面反射镜，1G 、2G 是厚度和折射率都完全相同的一对平行玻璃板，1G 称为分光板，在其表面 A 镀有半反射半透射膜，2G 称为补偿片，与1G 平行。当光照到1G 上时，在半透膜上分成两束光，透射光1射到1M ，经1M 反射后，透过2G ，在1G 的半透膜上反射到达E ；反射光2射到2M ，经2M 反射后，透过1G 射向E 。两束光在玻璃中的光程相等。当观察者从E 处向1G 看去时，除直接看到2M 外还可以看到1M 的像1 M 。于是1、2

迈克尔逊干涉仪(实验报告)

一、实验目的 1、掌握迈克尔逊干涉仪的调节方法并观察各种干涉图样。 2、区别等倾干涉、等厚干涉和非定域干涉，测定 He-Ne 激光波长二、实验仪器迈克尔逊干涉仪、 He-Ne 激光器及光源、小孔光阑、扩束镜（短焦距会聚镜）、毛玻璃屏等。（图一）（图二）三、实验原理 ①用 He-Ne 激光器做光源，使激光通过扩束镜会聚后发散，此时就得到了一个相关性很好的点光源，射到分光板 P1和 P2上后就将光分成了两束分别射到 M1 和 M2 上，反射后通过 P1 、 P2 就可以得到两束相关光，此时就会产生干涉条纹。 ②产生干涉条纹的条件，如图 2 所示， B 、 C 是两个相干点光源，则到 A 点的光程差δ =AB-AC=BCcosi , 若在 A 点出产生了亮条纹，则δ =2dcosi=k λ (k 为亮条纹的级数 ) ，因为 i 和 k 均为不可测的量，所以取其差值，即λ =2 Δ d/ Δ k。四、实验步骤 1、打开激光电源，先不要放扩束镜，让激光照到分光镜 P1 上，并调节激光的反射光照射到激光筒上。 2、调节 M2 的位置使屏上两排光中最亮的两个光点重回，并调至其闪烁。 3、将扩束镜放于激光前，调节扩束镜的高度和偏角，使光能照在 P1分光镜上，看显示屏上有没有产生同心圆的干涉条纹图案。没有的话重复 2 、 3 步骤，直到产生同心圆的干涉条纹图案。 4、微调 M2是干涉图案处于显示屏的中间。 5、转动微量读数鼓轮，使 M1 移动，可以看到中心条纹冒出或缩进，若看不到此现象，先转动可度轮，再转动微量读数鼓轮。记下当前位置的读数 d0 ，转动微量读数鼓轮，看到中心条纹冒出或缩进 30 次则记一次数据，共记录 10 次数据即 d0、 d1 (9)

等厚干涉--牛顿环实验报告

等厚干涉——牛顿环等厚干涉是薄膜干涉的一种。薄膜层的上下表面有一很小的倾角是，从光源发出的光经上下表面反射后在上表面附近相遇时产生干涉，并且厚度相同的地方形成同一干涉条纹，这种干涉就叫等厚干涉。其中牛顿环是等厚干涉的一个最典型的例子，最早为牛顿所发现，但由于他主张微粒子学说而并未能对他做出正确的解释。光的等厚干涉原理在生产实践中育有广泛的应用，它可用于检测透镜的曲率，测量光波波长，精确地测量微笑长度、厚度和角度，检验物体表面的光洁度、平整度等。一. 实验目的 (1)用牛顿环观察和分析等厚干涉现象； (2)学习利用干涉现象测量透镜的曲率半径；二. 实验仪器读数显微镜钠光灯牛顿环仪

三. 实验原理牛顿环装置是由一块曲率半径较大的平凸面放在一块光学玻璃平板（平镜）上构成的，如图。平凸透镜的凸面与玻璃平板之间的空气层厚度从中心到边缘逐渐增加，若以平行单光垂直照射到牛顿环上，则经空气层上、下表面反射的两光束存在光程差，他们在平凸透镜的凸面相遇后，将发生干涉。从透镜上看到的干涉花样是以玻璃接触点为中心的一系列明暗相间的圆环，称为牛顿环。同一干涉环上各处的空气层厚度是相同的，因此他属于等厚干涉。图2 图3 由图2可见，若设透镜的曲率半径为R ，与接触点O 相距为r 处空气层的厚度为d ，其几何关系式为 2222222)(r d Rd R r d R R ++-=+-= 由于r R >>，可以略去d 2得

R r d 22 = （1）光线应是垂直入射的，计算光程差时还要考虑光波在平玻璃上反射会有半波损失，，从而带来2λ的附加程差，所以总光程差为 2 2λ + =?d （2）所以暗环的条件是 2 ) 12(λ +=?k （3）其中 3,2,1,0=k 为干涉暗条纹的级数。综合（1）（2）（3）式可得第可k 级暗环的半径为 λkR r k =2 （4）由式（4）可知，如果单色光源的波长λ已知，测出第m 级的暗环半径r m,,即可得出平图透镜的曲率半径R ；反之，如果R 已知，测出r m 后，就可计算出入射单色光波的波长λ。但是用此测量关系式往往误差很大，原因在于凸面和平面不可能是理想的点接触；接触压力会引起局部形变，使接触处成为一个圆形平面，干涉环中心为一暗斑。或者空气间隙层有了灰尘，附加了光程差，干涉环中心为一亮（或暗）斑，均无法确定环的几何中心。实际测量时，我们可以通过测量距中心较远的两个暗环半径r m 和r n 的平方差来计算曲率半径R 。因为 λMR r m =2 λnR r n =2 两式相减可得 λ)(22n m R r r n m -=-

阶段性研究报告

石河子大学大学生创新创业训练项目中期研究报告项目名称：溶质运移条件下土壤穿透曲线（BTC）的试验方法研究立项人：高东翔指导教师：李明思、蓝明菊二〇一二年十二月二十日

1. 研究背景及意义土壤盐碱化以及外来溶质随水分在土壤中的迁移问题是引起农业土壤环境问题的两大重要因素，也是当今世界的研究热点。我国水资源短缺，发展农业节水灌溉技术对我国农业发展尤为重要。一些地区污水灌溉直接导致了粮食污染、土壤污染及地下水污染，继而影响到人们的健康。另外，农田中大量施用化肥和农药也造成土壤环境恶化，甚至导致地下水污染。为了防止土壤的污染，必须制定有效的防治规划，采用合理的措施。而要建立合理的控制措施，必须首先了解外来溶质在土壤中运移的规律，这对于本身含有盐碱的土壤来说也是治理的先决条件。水动力弥散系数是多孔介质中的对流弥散和分子扩散之和，它能够综合反映溶质在土壤中的运移特性，水动力弥散系数是研究土壤溶质运移的一个重要参数。对于研究污水灌溉后污染物质在土壤中的运移规律，化肥、农药在农田的运移规律，盐碱地水盐运动规律，地下水资源保护，它是一个不可少的参数。土壤溶质穿透曲线成为人们研究土壤溶质迁移特性必不可少的工具[4]。用穿透曲线法求解水动力弥散系数，其概念清楚，计算简便，已在国内外广泛应用。自Taylor（1951）利用单毛管描述土壤溶质穿透曲线以来，开始了利用土壤溶质穿透曲线来揭示土壤溶质的迁移机制，特别Nielsen和Bigger（1961，1962，1963）通过实验研究，对土壤溶质穿透曲线及土壤溶质迁移机制作了广泛评述，此后有许多文献报道了相关研究成果。

OTDR实验报告

实验名称：自构建光纤链路的otdr测试实验实验日期：指导老师：林远芳学生姓名：同组学生姓名：成绩：一、实验目的和要求二、实验内容和原理三、主要仪器设备四、实验结果记录与分析五、数据记录和处理六、结果与分析七、讨论、心得一、实验目的和要求 1. 了解瑞利散射及菲涅尔反射的概念及特点； 2. 熟练掌握裸纤端面切割、清洁、连接对准方法及熔接技术； 3. 熟悉光时域反射仪（optical time domain reflectometer，以下简称 otdr）的工作原理、操作方法和使用要点，能利用 otdr 测试、判断和分析光纤链路中的事件点位置及其产生原因，提高工程应用能力。二、实验内容和原理 1．otdr 测试基本理论散射：光遇到微小粒子或不均匀结构时发生的一种光学现象，此时光传输不再具有良好的方向性。瑞利散射：当光在光纤中传播时，由于光纤的基本结构不完美（光纤本身的缺陷、制作工艺和材料组分存在着分子级大小的结构上的不均匀性），一部分光纤会改变其原有传播方向而向四周散射（图 1-3-1），引起光能量损失，其强度与波长的 4 次方成反比，随着波长的增加，损耗迅速下降。后向或背向散射：瑞利散射的方向是分布于整个立体角的，其中一部分散射光纤和原来的传播方向相反，返回到光纤的注入端，形成连续的后向散射回波。光纤中某一点的后向回波可以反映出光纤中光功率的分布情况，椐此可以测试出光纤的损耗。菲涅尔反射：当光纤由一种媒质进入另一种媒质时会产生的一种反射，其强度与两种媒质的相对折射率的平方成正比。如图1-3-2 所示，一束能量为p0 的光，由媒质 1（折射率为nl）进入媒质 2（折射率为 n2）产生的反射信号为p1，则 ?n1?n2p1???n?n2?1? ???2 衰减：指信号沿链路传输过程中损失的量度，以 db 表示。衰减是光纤中光功率减少量的一种度量，光纤内径中的瑞利散射是引起光纤衰减的主要原因。通常，对于均匀光纤来说，可用单位长度的衰减，即衰减系数来反映光纤的衰减性能的好坏。当光脉冲通过光纤传输时，沿光纤长度上的每一点均会引起瑞利散射。这种散射向着四面八方，其中总有一部分会沿着纤轴反向传输到输入端。由于主要的散射是瑞利散射，并且瑞利散射光的波长与入射光的波长相同，其光功率与该散射点的入射光功率成正比，光纤中散射光的强弱反映了光纤长度上各点衰减大小，光纤长度上的某一点散射信号的变化，可以通过后向散射方法独立地探测出来，而不受其它点散射信号改变的影响，所以测量沿纤轴返回的后向瑞利散射光功率就可以获得光沿着光纤传输时的衰减及其它信息。基于后向散射法设计的测量仪器称为 otdr，其突出优点在于它是一种非破坏性的单端测量方法，测量只需在光纤的一端进行。它利用激光二极管产生光脉冲，经定向耦合器注入被测光纤，然后在同一端测量沿光纤轴向向后返回的散射光功率返回信号与时间的关系，将时间值乘以光在光纤中的传播速度以计算出距离，在屏幕上显示返回信号的相对功率与距离之间的关系曲线和测试结果。国内厂家主要是中国电子科技集团公司第四十一研究所，国外的品牌主要有安捷伦（agilent）、安立（anritsu）、exfo、wavetek 等。 2．光纤的连接光纤连接时的耦合损耗因素基本上可分为两大类：一类是固有的，是被连接光纤本身特性参数的差异，比如纤芯直径、模场直径、数值孔径差异、纤芯或模场的同心度偏差、纤芯

“迈克尔逊干涉仪”实验报告

“迈克尔逊干涉仪”实验报告【引言】迈克尔逊干涉仪是美国物理学家迈克尔逊(A.A.Michelson)发明的。1887年迈克尔逊和莫雷(Morley)否定了“以太”的存在，为爱因斯坦的狭义相对论提供了实验依据。迈克尔逊用镉红光波长作为干涉仪光源来测量标准米尺的长度，建立了以光波长为基准的绝对长度标准，即1m=1 553 164．13个镉红线的波长。在光谱学方面，迈克尔逊发现了氢光谱的精细结构以及水银和铊光谱的超精细结构，这一发现在现代原子理论中起了重大作用。迈克尔逊还用该干涉仪测量出太阳系以外星球的大小。因创造精密的光学仪器，和用以进行光谱学和度量学的研究，并精密测出光速，迈克尔逊于1907年获得了诺贝尔物理学奖。【实验目的】（1）了解迈克尔逊干涉仪的原理和调整方法。（2）测量光波的波长和钠双线波长差。【实验仪器】迈克尔逊干涉仪、He-Ne激光器、钠光灯、扩束镜【实验原理】 1.迈克尔逊干涉仪结构原理图1是迈克尔逊干涉仪光路图，点光源 S发出的光射在分光镜G1，G1右表面镀有半透半反射膜，使入射光分成强度相等的两束。反射光和透射光分别垂直入射到全反射镜M1 和M2，它们经反射后再回到G1的半透半反射膜处，再分别经过透射和反射后，来到观察区域E。如到达E处的两束光满足相干条件，可发生干涉现象。 G2为补偿扳，它与G1为相同材料，有相同的厚度，且平行安装，目的是要使参加干涉的两光束经过玻璃板的次数相等，波阵面不会发生横向平移。 M1为可动全反射镜，背部有三个粗调螺丝。 M2为固定全反射镜，背部有三个粗调螺丝，侧面和下面有两个微调螺丝。 2.可动全反镜移动及读数可动全反镜在导轨上可由粗动手轮和微动手轮的转动而前后移动。可动全反镜位置的读数为： ××.□□△△△ (mm) （1）××在mm刻度尺上读出。

课题研究阶段性工作报告

《班班通与传统教学的融合》课题研究阶段性工作报告本课题从2013年12月开始通过文献分析，掌握班班通应用效益相关资料，利用调查研究法、访谈法，首先对学校管理、软硬件环境、资源共建共享、应用研究、教师培训等方面进行分析研究，为问题解决提供前期准备工作，再到2014年4月开始依据上一阶段得到的制约因素，借鉴国内外相关研究成果，进入课题申请和研究阶段，利用系统方法构建出班班通应用效益与传统教学融合的具体策略，通过讨论研究、论文撰写和课堂实践描绘出推进班班通效益的模型。在得知课题得以立项后，本课题组所有成员欣喜若狂，学校领导特别重视，马上组织了开题大会，邀请了县市级专家和课题组成员一起研讨今后课题研究步奏和具体的实施过程。经过将近一年半的贯彻实施，具体深入地开展教学研究活动，在一次次学习、实践、研讨、交流、改进、调整等实实在在的工作中，我们真实地听到了自己成长的脚步声。凭借一线教师的有利条件，以课堂为实验基地，通过学习交流及在语文、数学、英语课堂教学上进行探索和实践，找到与班班通最为和谐的交汇点，从而更好地开展新课改，促进课堂教学质量的提高。本学年我们进入了课题研究的实施阶段，如何结合新课程教学理念，以更多方式深入地进行课题研究，从多方面具体地体现和展示本课题的实验情况和效果，是我们这一年课题研究的工作重点。我们工作虽紧张，可却感觉很充实，虽然很忙碌，可我们却在不断成长，成功的喜悦与研究的困惑并存着。现将我们课题组的工作进展及成果、课题组活动做法及体会汇报如下：一、搜集资料，理论准备研究课题，就必须多途径地学习理论知识。于是本课题组在开题之初就组织实验教师学习了《义务教育学科课程标准（2011版）》；《新课程中的教学技能的变化》；《课程研究方法论》、《基础教育课程改革纲要》、《多媒体学习环境的构建》（王清、黄国华）、《媒体组合和学习步调对多媒体学习影响的眼动实验研究》（王玉琴、王成伟）、《多媒体学习——视觉信息与言语信息的系统整合》（苏爱玲、侯继仓）等理论书籍。通过理论学习使实验教师深刻地认识到将“班班通”正确灵活地使用的教学和传统教学模式的优势互补打造真正的教师省力，学生轻松的优质课堂。二、培训设备，操作准备

迈克尔逊干涉仪测量空气折射率实验报告

测量空气折射率实验报告一、实验目的： 1.进一步了解光的干涉现象及其形成条件，掌握迈克耳孙干涉光路的原理和调节方法。 2.利用迈克耳孙干涉光路测量常温下空气的折射率。二、实验仪器：迈克耳孙干涉仪、气室组件、激光器、光阑。三、实验原理：迈克尔逊干涉仪光路示意图如图1所示。其中，G 为平板玻璃，称为分束镜，它的一个表面镀有半反射金属膜，使光在金属膜处的反射光束与透射光束的光强基本相等。 M1、M2为互相垂直的平面反射镜，M1、M2镜面与分束镜G 均成450角； M1可以移动，M2固定。2 M '表示M2对G 金属膜的虚像。从光源S 发出的一束光，在分束镜G 的半反射面上被分成反射光束1和透射光束2。光束1从G 反射出后投向M1镜，反射回来再穿过G ；光束2投向M2镜，经M2镜反射回来再通过G 膜面上反射。于是，反射光束1与透射光束2在空间相遇，发生干涉。由图1可知，迈克尔逊干涉仪中，当光束垂直入射至M1、M2镜时，两束光的光程差δ为 )(22211L n L n -=δ （1）式中，1n 和2n 分别是路程1L 、2L 上介质的折射率。 M 2M 图1 迈克尔逊干涉仪光路示意图

设单色光在真空中的波长为λ，当 ,3 ,2 ,1 ,0 ,==K K λδ （2）时干涉相长，相应地在接收屏中心的总光强为极大。由式（1）知，两束相干光的光程差不但与几何路程有关，还与路程上介质的折射率有关。当1L 支路上介质折射率改变1n ?时，因光程的相应改变而引起的干涉条纹的变化数为N 。由（1）式和（2）式可知 1 12L N n λ = ? （3）例如：取nm 0.633=λ和mm L 1001=，若条纹变化10=N ，则可以测得 0003.0=?n 。可见，测出接收屏上某一处干涉条纹的变化数N ，就能测出光路中折射率的微小变化。正常状态（Pa P C t 501001325.1,15?==）下，空气对在真空中波长为 nm 0.633的光的折射率00027652.1=n ，它与真空折射率之差为 410765.2)1(-?=-n 。用一般方法不易测出这个折射率差，而用干涉法能很方便地测量，且准确度高。四、实验装置：实验装置如图2所示。用He-Ne 激光作光源（He-Ne 激光的真空波长为 nm 0.633=λ），并附加小孔光栏H 及扩束镜T 。扩束镜T 可以使激光束扩束。小孔光栏H 是为调节光束使之垂直入射在M1、M2镜上时用的。另外，为了测量空气折射率，在一支光路中加入一个玻璃气室，其长度为L 。气压表用来测量气室内气压。在O 处用毛玻璃作接收屏，在它上面可看到干涉条纹。图2 测量空气折射率实验装置示意图气压表

用双棱镜干涉测光波波长的实验报告

用双棱镜干涉测光波波长的实验报告【实验目的】 1．掌握用双棱镜获得双光束干涉的方法，加深对干涉条件的理解． 2．学会用双棱镜测定钠光的波长．【实验仪器】光具座，单色光源(钠灯)，可调狭缝，双棱镜，辅助透镜(两片)，测微目镜，白屏．【实验原理】如果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2所示，将一块平玻璃板的一个表面加工成两楔形板，端面与棱脊垂直，楔角A 较小(一般小于10)．从单色光源发出的光经透镜L 会聚于狭缝S ，使S 成为具有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S1和S2发出的一样，满足相干光源条件，因此在两束光的交叠．区域P1P2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于狭缝S 的、明暗相间的、等间距干涉条纹．图1 图2 设两虚光源S1和S2之间的距离为d '，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d d <<'，干涉条纹间距为x ?，则实验所用光源的波长λ为 x d d ?'= λ 因此，只要测出d '、d 和x ?，就可用公式计算出光波波长．【实验内容】 1．调节共轴 (1)按图1所示次序，将单色光源M ，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M ，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P1P2 (应更亮些)?叠加区能否进入测微目镜? 当移动白屏时，叠加

迈克尔逊干涉仪实验报告

迈克尔逊干涉仪（实验报告）一、实验目的 1、掌握迈克尔逊干涉仪的调节方法并观察各种干涉图样。 2、区别等倾干涉、等厚干涉和非定域干涉，测定He-Ne 激光波长二、实验仪器迈克尔逊干涉仪、He-Ne 激光器及光源、小孔光阑、扩束镜（短焦距会聚镜）、毛玻璃屏等。（图一）（图二）三、实验原理 P He-Ne 激光器做光源，使激光通过扩束镜会聚后发散，此时就得到了一个相关性很好的点光源，射到分光板①用1上后就将光分成了两束分别射到M1 和M2 上，反射后通过P1 、P2 就可以得到两束相关光，此时就会产生P和2干涉条纹。 ②产生干涉条纹的条件，如图2 所示，B 、C 是两个相干点光源，则到A 点的光程差δ=AB-AC=BCcosi , 若在 A 点出产生了亮条纹，则δ=2dcosi=k λ(k 为亮条纹的级数) ，因为i 和k 均为不可测的量，所以取其差值，即λ=2 Δd/ Δk? 。四、实验步骤 1、打开激光电源，先不要放扩束镜，让激光照到分光镜P1 上，并调节激光的反射光照射到激光筒上。 2、调节M2 的位置使屏上两排光中最亮的两个光点重回，并调至其闪烁。 3、将扩束镜放于激光前，调节扩束镜的高度和偏角，使光能照在P 分光镜上，看显示屏上有没有产生同心圆的干涉1条纹图案。没有的话重复2 、3 步骤，直到产生同心圆的干涉条纹图案。 4、微调M 是干涉图案处于显示屏的中间。2 5、转动微量读数鼓轮，使M1 移动，可以看到中心条纹冒出或缩进，若看不到此现象，先转动可度轮，再转动微量读数鼓轮。记下当前位置的读数d0 ，转动微量读数鼓轮，看到中心条纹冒出或缩进30 次则记一次数据，共记录10 次、d …d 。d数据即901 6、关闭激光电源，整理仪器，处理数据。五、实验数据处理数据记录： kd64.28079mm 0 0 64.29275mm kd1 1 64.30488mm kd 22 64.31539mm kd3 3 64.32544mm kd4 4

阶段研究成果报告

子课题：团队活动对学生行为习惯养成的作用中期报告固堤中心学校我们固堤街道中心学校自2009年9月至今，以课题《团队活动对学生行为习惯养成的作用》为平台和触发点，从课题确定、申报、制定研究计划和实施方案、等方面有条不紊地进行着，取得了良好的效果，在研究过程中教师们有了一些心得体会，同时也遇到了不少问题，现从以下几方面进行阶段性小结。一、课题的提出 “德育为首，育人为本”是我校教育工作的一个重点，我们要始终坚持“德育就是质量”的理念，加强校风、班风、学风建设，着力培养学生的良好行为习惯。加强和改进未成年人思想道德建设，是培育中国特色社会主义事业合格建设者和接班人的重大举措，是关系国家前途和民族命运的希望工程，也是关系亿万家庭切身利益的民心工程。现在的未成年人，几年十几年后就是中国特色社会主义事业的接班人，他们将承担起开创中国特色社会主义事业新局面、实现中华民族伟大复兴的历史重任。教育是社会主义现代化建设的基础，少先队、共青团、学生会是学校德育的重要阵地。学校教育能否培养出数量足够、素质优良的人才，在很大程度上取决于对学校德育的管理。少先队、共青团、学生会工作任重道远、千头万绪，是班集体的组织者、教育者和引导者，是学校德育工作的得力助手，是推进素质教育和少先队事业蓬勃发展的积极力量。行为习惯是做人的基础，加强学生行为习惯的培养，是加强学校德育工作的永恒主题，也是德育的基础性工作。要通过基础行为习惯的培养，使学生懂文明，讲礼貌，树立良好的精神风貌和良好心理品质，养成遵纪守法的好习惯，树立公德意识，从而促进学生学习习惯、生活习惯的养成，为成功人生奠定坚实的基础。

抓好少先队、共青团、学生会工作取得新发展的基础，是学校德育工作取得成功的关键，加强少先队、共青团、学生会基础建设的实施与操作是学校作为对未成年人进行思想道德教育的主渠道，应真正担负起教书育人的神圣职责，把德育工作摆在素质教育的首要位置，贯穿于教育教学的各个环节，切实抓紧抓好。二、课题研究目标与内容 1、积极探索未成年人思想道德建设规律，不断创新德育工作的机制、内容、方法和途径，积极开展专项研究、案例分析、心理辅导和形式多样的专题教育活动，提高德育工作的针对性和实效性。 2、加强学生养成教育，遵循中学生思想道德建设的规律和特点，开展丰富多彩的团队活动，培养学生良好的行为习惯 3、通过课题研究，充分发挥团、队、会组织的优势，根据客观的社会生活条件和学生身心发展规律，有创新地组织教育情境，严格要求训练，使青少年学生按照新时期社会发展所需的政治思想、世界观、道德规范调节自己的行为，使他们成为思想过硬、社会所需的人才。三、课题研究的方法及步骤基本方法：1、学校团队活动以主旋律教育内容为主。完善了团支部的建设，发展了新团员，各班干部凝聚力得到了加强。在中学共青团员中普遍开展以马列主义、毛泽东思想、邓小平理论和“三个代表”重要思想为主线的共产主义理想培养活动；以“奉献、友爱、互助、进步”为准则的志愿服务意识培养活动等等。在中学共青团员中普遍开展团员“三会一课”和团员教育评议、政治理论讲座等活动以加强共青团的思想政治素质建设。 2、学校团队活动以学校阵地为主，兼顾校外社会实践基地。譬如，在中学里普遍建立“团校”等阵地开展教育活动。同时，积极拓

微波光学实验报告

微波光学实验报告一、实验目的与实验仪器 1.实验目的（1）学习一种测量微波波长的方法。（2）观察微波的衍射现象并进行定量测量。（3）测量微波的布拉格衍射强度分布。 2.实验仪器微波分光仪、分束玻璃板、固定和移动反射板、单缝板、双缝板、模拟晶体等。二、实验原理（要求与提示：限400字以内，实验原理图须用手绘后贴图的方式）微波是一种波长处于1mm~1m之间的电磁波，范围为3×102~3×105MHz之间。微波也具有衍射、干涉等性质。 1.用微波分光仪（迈克尔逊干涉仪）测微波波长用迈克尔逊干涉仪测波长光路图如上。设微波波长为λ，若经M1和M2反射的两束波波程差为Δ，则当满足 Δ = kλ（k = ±1，±2，…）时，两束波干涉加强，得到各级极大值；当满足 Δ = （k +）λ（k = 0，±1，±2，…）时，两束波干涉减弱，得到各级极小值。

将反射板M2沿着微波传播的方向移动d，则波程差改变了2d. 若从某一极小值开始移动可动反射板M2，使接收喇叭收经过N个极小值信号，即电流示数出现N个极小值，读出M2移动的总距离L，则有： 2L = N·λ 从而λ = 由此可见，只要测定金属板位置的该变量L和出现接收到信号幅度最小值的次数N，可以求出微波波长。 2.微波的单缝衍射实验当微波入射到宽度和其波长差不多的一个狭缝时，会发生衍射现象。在狭缝后面的衍射屏上出现衍射波强度不均匀，中央最强且最宽，从中央向两边微波衍射强度迅速减小。当θ = 0时，衍射波强度最大，为中央零级极大；其他次级强所在位置为： asinθ = ±（k + ）λ（k = 1，2，…）暗条纹位置为： asinθ = kλ（k = ±1，±2，…）式中a为单缝的宽度。因此可以画出单缝衍射的强度分布曲线如上图。 3.微波的双缝干射实验当微波入射到一块开有两个缝的铝板时，会发生衍射现象，两缝面内波是同相位的。由惠更斯原理，来自两缝波面向同一方向传播的子波叠加决定该方向的强度。强度极小所在位置（干涉相消）： dsinθ = （k + ）λ（k = 0，±1，±2，…）强度极大所在位置（干涉相长）： asinθ = kλ（k =0，±1，±2，…） 4.微波的布拉格衍射晶体中的原子按一定规律形成高度规则的空间排列，称为晶格。最简单的晶格为立方晶格，具有三维的空间点阵结构，它如同一个三维光栅。晶体点阵中原子排列成许多具有不同取向的晶面，每个取向都由许多互相平行的晶面构成晶面族。由于晶体面间距与X射线

迈克尔逊干涉仪实验报告

迈克尔逊干涉仪实验报告一、实验题目：迈克尔逊干涉仪二、实验目的： 1. 了解迈克尔逊干涉仪的结构、原理和调节方法； 2. 观察等倾干涉、等厚干涉现象； 3. 利用迈克尔逊干涉仪测量He-Ne激光器的波长；三、实验仪器：迈克尔逊干涉仪、He-Ne激光器、扩束镜、观察屏、小孔光阑四、实验原理（原理图、公式推导和文字说明）：在图M 2′是镜子M 2 经A面反射所成的虚像。调整好的迈克尔逊干涉仪，在标准状态下M 1、M 2 ′互相平行，设其间距为d.。用凸透镜会聚后的点光源S是一个很强的单色光源，其光线经M 1、M 2 反射后的光束等效于两个虚光源S 1 、S 2 ′ 发出的相干光束，而S 1、S 2 ′的间距为M 1 、M 2 ′的间距的两倍，即2d。虚光源 S 1、S 2 ′发出的球面波将在它们相遇的空间处处相干，呈现非定域干涉现象，其干涉花纹在空间不同的位置将可能是圆形环纹、椭圆形环纹或弧形的干涉条纹。通常将观察屏F安放在垂直于S 1、S 2 ′的连线方位，屏至S 2 ′的距离为R，屏上干涉花纹为一组同心的圆环，圆心为O。设S 1、S 2 ′至观察屏上一点P的光程差为δ，则 )1 /) (4 1 ( ) 2 ( 2 2 2 2 2 2 2 2 2 - + + + ? + = + - + + = r R d Rd r R r R r d R δ （1）一般情况下d R>>，则利用二项式定理并忽略d的高次项，于是有

??? ? ??+++=? ??? ??+-++?+=)(12)(816)(2)(4222 22222222222 2 r R R dr r R dR r R d R r R d Rd r R δ （2）所以 )sin 1(cos 22θθδR d d + = （3）由式(3)可知： 1. 0=θ，此时光程差最大，d 2=δ，即圆心所对应的干涉级最高。旋转微调鼓轮使M 1移动，若使d 增加时，可以看到圆环一个个地从中心冒出，而后往外扩张；若使d 减小时，圆环逐渐收缩，最后消失在中心处。每“冒出”(或“消失”)一个圆环，相当于S 1、S 2′的距离变化了一个波长λ大小。如若“冒出”(或“消失”)的圆环数目为N ，则相应的M 1镜将移动Δd ，显然： N d /2?=λ （4）从仪器上读出Δd 并数出相应的N ，光波波长即能通过式(4)计算出来。 2. 对于较大的d 值，光程差δ每改变一个波长所需的θ的改变量将减小，即两相邻的环纹之间的间隔变小，所以，增大d 时，干涉环纹将变密变细。五、实验步骤六、实验数据处理（整理表格、计算过程、结论、误差分析）： m m 105-5?=?仪 N=30

牛顿环干涉实验的相关问题及研究

牛顿环干涉实验的相关问题及研究第一作者：王梓兆学号：14051134 院系：航空科学与工程学院第二作者：左冉东学号：14051132 院系：航空科学与工程学院

牛顿环干涉实验的相关问题及研究【摘要】在判断透镜表面凸凹、精确检验光学元件表面质量、测量透镜表面曲率半径和液体折射率等方面，牛顿环干涉是一种非常常用的方法。通过观察牛顿环并进行计算，可以较为准确地得出结果，但同时，现实中是无法达到完美的理想效果的，所以实验中一定会出现一系列问题，本文对牛顿环干涉实验中出现的若干问题进行了研究。【关键词】牛顿环、光的干涉、一元线性回归【实验原理】牛顿环是一种光的干涉图样。是牛顿在1675年首先观察到的。将一块曲率半径较大的平凸透镜放在一块玻璃平板上，用单色光照射透镜与玻璃板，就可以观察到一些明暗相间的同心圆环。圆环分布是中间疏、边缘密，圆心在接触点O。从反射光看到的牛顿环中心是暗的，从透射光看到的牛顿环中心是明的。若用白光入射．将观察到彩色圆环。牛顿环是典型的等厚薄膜干涉。凸透镜的凸球面和玻璃平板之间形成一个厚度均匀变化的圆尖劈形空气簿膜，当平行光垂直射向平凸透镜时，从尖劈形空气膜上、下表面反射的两束光相互叠加而产生干涉。同一半径的圆环处空气膜厚度相同，上、下表面反射光程差

相同，因此使干涉图样呈圆环状。这种由同一厚度薄膜产生同一干涉条纹的干涉称作等厚干涉。分析光路：将一大曲率半径的平凸玻璃透镜 A放在平板玻璃上即构成牛顿环仪。光源S 通过透镜L产生平行光束，再经倾角为450的平板玻璃M反射后，垂直照射到平凸透镜上。入射光分别在空气层的两表面反射后，穿过 M进入读数显微镜下，在显微镜中可以观察到以接触点为中心的圆环形干涉条纹——牛顿环。推导公式：根据光的干涉条件，在空气厚度为d的地方，有 2d+λ 2 =kλ（k=1,2,3...）明条纹 2d+λ 2=（2k+1）λ 2 （k=1,2,3...）暗条纹式中左端的λ 2 为“半波损失”。令r为条纹半径，由右图可知： R2=r2+(R?d)2 化简后得r2=2Re?d2 当R>>d时，上式中的d2可以略去，因此 d=r2 将此式代入上述干涉条件，并化简，得r2=2k?1Rλ 2 k=1,2,3…明环 r2=kλR(k=1,2,3…)暗环由上式可以看出，若测出了明纹或暗

研究报告及阶段性成果

小学小班化教学的实施策略研究阶段性研究报告晓静一、课题提出的背景与意义。（一）课题提出的原因。一是现代社会、经济发展的必然要求。随着我国改革开放和现代化建设逐步推向深入，对人才的需求越来越多，要求越来越高，从某种程度上说，以前的“大班化”、“一统式”教育模式已越来越不适应现代化人才培养的需要，现代社会发展呼唤多才多艺、富有创新意识的新型人才，可以这么说，我国的社会主义现代化进程孕育了“小班化教学”。二是符合家长需要和生源逐年递减的实际情况。近年来，我乡经济的快速持续发展，大大提高了广大村民的物质生活水平，人民群众在不断提高物质生活质量的同时，对子女教育要求也有了更加强烈的反应，人们进一步提高了对教育的要求。而我校每年新生人数逐年减少，教育资源包括师资和校舍条件相对宽裕，提高每个学生充分享受教育资源的比将可能变成现实。在这种情况下，通过“小班化教学”的实验研究，可以充分利用和优化配置现有的教育资源，探索一条全面提高教育质量的有效途径。 ﹙二﹚本课题国外研究的历史和现状。小班化教育教学已是世界性的教育发展趋势。从世界上来看，欧美等一些中等发达国家和地区已普遍应用这一模式。我们的周边国

家，无论是经济相对发达国家或落后国家，基本上是实行小班化教育教学，像我们这样大的班额几乎是没有的。从我们国来看，、、、、等省市从1996年前后已开始进行小学小班化教育教学实验研究。从我们省来看，、、等，也早已进行了小班化教育教学实验。十五期间，教体局教育教研中心组织了5所小学，参加了“小学小班化教育教学”课题实验，对提高小学素质教育，提高教师教育教学水平、合理利用教育教学资源等进行了初步的探讨研究，并取得了阶段性的成果，积累了进一步研究实验的一手资料。 ﹙三﹚课题研究的创新之处与研究价值。我校已经实施了多年的小班化教学，如何让我校“小班化”课堂教学达到高效，我们必须找到一个抓手，找准一个着力点、一个突破口，经研究，决定将着眼于“小班化高效课堂的实施策略研究”，争取经过一个阶段研究，使教师的教学观、学生观、课程观、评价观等方面得到较大幅度的提高，努力为学生营造和谐课堂，使学生在课堂上有效地甚至高效地互动、合作，发展学生学习的主观能动性，为学生终身的发展奠定良好的基础。通过对当下课堂教学现状的调查分析，找出问题，研究对策，有针对性地进行调整和优化，以达到让学生轻松愉快的学习，提高每一节课的效率，促进师生的共同发展的目的。同时，利用该课题研究，打造一支素质优良的教师队伍，促进学校教育科研发展，努力提升学校教育科研特色的涵。二、本课题研究的目标、研究容。 ﹙一﹚本课题研究的目标: