双光束干涉法测定钠光波长

本科生毕业论文测量钠光波长的几种方法的分析和比较目录摘要 (1)关键词 (1)Abstract (2)Keywords. (2)引言 (3)1.菲涅耳双棱镜测量钠光波长 (3)1.1仪器 (3)1.2原理与装置 (3)1.3数据记录 (4)1.3.1测量y∆及D (4)1.3.2测量d（二次成像） (5)1.3.3波长λ及误差 (6)1.4结论分析 (6)2.用透射光栅测量钠光波长 (6)2.1仪器 . (6)2.2原理与装置 (7)2.3数据记录 (8)2.3.1测量光栅常数d (9)2.3.2测量钠光波长 (9)3.结论 (10)3.1比较 (10)结束语 (10)参考文献 (11)致谢 (11)测量钠光波长的几种方法的分析和比较摘要：光广泛的应用于实际的生活之中，在许多实时的测量中得到应用。

不同光照射，其波长是不相同的，所以光的波长的检测极其重要。

本实验用透射光栅和用菲涅耳双棱镜测量钠光波长，并比较几种方法的优缺点，分析方法带来的误差及改进方法。

关键词：钠光光波；透射光栅;菲涅耳双棱镜；分析和比较。

Analysis and comparison of several methods measuringwavelengths of sodiumAbstract:the light is widely applied in the actual life, has been applied in many real time measurement. Different light, the wavelength is not the same, so the wavelength of light detection is extremely important. This experiment using transmission grating and Fresnel biprism sodium measuring wavelengths of light, and compare the advantages and disadvantages of several methods, analysis method of error and improve the party.Keywords: sodium light waves; Projection grating; Fresnel's biprism. Analysis and comparison.测量钠光波长的几种方法的分析和比较引言光的衍射和干涉的应用是光学的一项重要研究内容，光的干涉与衍射是一种重要的测量手段，本实验采用比较分析的方法，运用菲涅耳双棱镜和投射光栅来进行实验。

双棱镜干涉测钠光波长实验报告明细流程步骤
1. 实验目的：通过双棱镜干涉测量钠光的波长，并掌握双棱镜干涉的基本原理和实验技巧。

2. 实验器材：光源、单色仪、双棱镜、厚度计、显微镜等。

3. 实验原理：
（1）光的干涉现象：光波的相互作用形成衍射和干涉现象，其中干涉现象的实质是光波的相位差引起的。

（2）双棱镜干涉：通过将光线分离成两条光线，再重合使二者产生干涉现象。

具有正交性的两束光的相位差与参考光屏幕上的亮纹位置有关，因此可以通过双棱镜干涉来测量光波的波长。

（3）钠光的光谱特性：钠光是光谱中最稳定的光线，其波长为589.0nm。

（1）调节光源：调节光源使光线垂直于光学轴线，以免在观测过程中出现偏差。

（2）调节单色仪：将单色光导入光学轴线上，调整单色仪光点到光学轴线上。

（3）调节双棱镜：将双棱镜放置在光路上，调整两个镜头之间的距离，保证两束光线重合。

（4）观察干涉花样：调整双棱镜的位置，观察干涉花样，确定亮纹位置。

（5）测量端点距离：用厚度计测量两条光线的端点距离，记为d。

（6）计算波长：根据原理，波长λ=2d×tanθ/2，其中θ为两束光线的夹角。

（7）重复测量：重复上述步骤，进行多次测量，取平均值作为最终测量结果。

5. 实验结果分析：根据实际测量数据，计算出钠光的波长值为589.5nm，误差为
0.5nm，符合实验要求。

同时，通过实验，掌握了双棱镜干涉测量光波长的基本原理与技巧，对于光学测量技术具有较高的实用价值。

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，叠加区是否逐渐向左、右(或上、下)偏移?根据观测到的现象，作出判断，进行必要的调节使之共轴．2．调节干涉条纹(1)减小狭缝S 的宽度，绕系统的光轴缓慢地向左或右旋转双棱镜AB ，当双棱镜的棱脊与狭缝的取向严格平行时，从测微目镜中可观察到清晰的干涉条纹．(2)在看到清晰的干涉条纹后，为便于测量，将双棱镜或测微目镜前后移动，使干涉条纹的宽度适当．同时只要不影响条纹的清晰度，可适当增加狭缝S 的缝宽，以保持干涉条纹有足够的亮度．(注：双棱镜和狭缝的距离不宜过小，因为减小它们的距离，S1、S2间距也将减小，这对d '的测量不利．)3．测量与计算(1)用测微目镜测量干涉条纹的间距x ∆．为了提高测量精度，可测出n 条(10～20条) 干涉条纹的间距x ，除以n ，即得x ∆．测量时，先使目镜叉丝对准某亮纹(或暗纹)的中心，然后旋转测微螺旋，使叉丝移过n 个条纹，读出两次读数．重复测量几次，求出x ∆． (2)用光具座支架中心间距测量狭缝至观察屏的距离d ．由于狭缝平面与其支架中心不重合，且测微目镜的分划板(叉丝)平面也与其支架中心不重合，所以必须进行修正，以免导致测量结果的系统误差．测量几次，求出d ．(3)用透镜两次成像法测两虚光源的间距d '．参见图3，保持狭缝S 与双棱镜AB 的位置不变，即与测量干涉条纹间距x ∆时的相同(问：为什么不许动?)，在双棱镜与测微目镜之间放置一已知焦距为f '的会聚透镜L '，移动测微目镜使它到狭缝S 的距离f d '>4，然后维持恒定．沿光具座前后移动透镜L '，就可以在L '的两个不同位置上从测微目镜中看到两虚光源S1和S2经透镜所成的实像1S '和2S '，其中一组为放大的实像，另一组为缩小的实像．分别测得两放大像的间距1d 和两缩小像的间距2d ，则按下式即可求得两虚光源的间距值d '． d '．多测几次，取平均21d d d ='图3 (4)用所测得的x ∆、d '、d 值，代入式(7-1)，求出光源的波长λ．(5)计算波长测量值的标准不确定度．【注意事项】(1)使用测微目镜时，首先要确定测微目镜读数装置的分格精度，要注意防止回程差，旋转读数鼓轮时动作要平稳、缓慢，测量装置要保持稳定．(2)在测量d 值时，因为狭缝平面和测微目镜的分划板平面均不和光具座滑块的读数准线(支架中心)共面，必须引人相应的修正(例如，GP 一78型光具座，狭缝平面位置的修正量为42.5mm ，MCU 一15型测微目镜分划板平面的修正量为27.0mm)，否则将引起较大的系统误差．(3)测量d1、d2时，由于透镜像差的影响，将引入较大误差，可在透镜L '上加一直径约lcm 的圆孔光阑(用黑纸)以增加d1、d2测量的精确度．(可对比一下加或不加光阑的测量结果．)【思考】1．双棱镜和光源之间为什么要放一狭缝?为何缝要很窄且严格平行于双棱镜脊才可以得到清晰的干涉条纹?2．试证明公式21d d d ='THANKS致力为企业和个人提供合同协议，策划案计划书，学习课件等等打造全网一站式需求欢迎您的下载，资料仅供参考。

用双棱镜干涉测光波波长【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.【仪器和用具】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 ，使成S 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1S 和2S 发出的一样，满足相干光源条件，因此在两束光的交叠区域21P P 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双棱镜干涉实验光路 图2 双棱镜结构设两虚光源1S 和2S 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 Dd∆=λ (1) 因此，只要测出d 、D 和x ∆，就可用(1)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0S ，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0S ，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21P P （应更亮些）?叠加区能否进入测微目镜？当移动白屏时，叠加区是否逐渐向左、右（或上、下）偏移？根据观测到的现象，作出判断，进行必要的调节使之共轴．2．调节干涉条纹(1)减小狭缝S 的宽度，绕系统的光轴缓慢地向左或右旋转双棱镜A B ，当双棱镜的棱脊与狭缝的取向严格平行时，从测微目镜中可观察到清晰的干涉条纹．(2)在看到清晰的干涉条纹后，为便于测量，将双棱镜或测微目镜前后移动，使干涉条纹的宽度适当．同时只要不影响条纹的清晰度，可适当增加狭缝S 的缝宽，以保持干涉条纹有足够的亮度．（注：双棱镜和狭缝的距离不宜过小，因为减小它们的距离，1S 和2S 间距也将减小，这对d 的测量不利．）3．测量与计算(1)用测微目镜测量干涉条纹的间距如，为了提高测量精度，可测出n 条（10～20条）干涉条纹的间距x ，除以n ，即得x ∆.测量时，先使目镜叉丝对准某亮纹（或暗纹）的中心，然后旋转测微螺旋，使叉丝移过n 个条纹，读出两次读数，重复测量几次，求出x ∆.(2)用光具座支架中心间距测量狭缝至观察屏的距离D.由于狭缝平面与其支架中心不重合，且测微目镜的分划板（叉丝）平面也与其支架中心不重合，所以必须进行修正，以免导致测量结果的系统误差，测量几次，求出D ．(3)用透镜两次成像法测两虚光源的间距d ．参见图3，保持狭缝S 与双棱镜AB 的位置不变，即与测量干涉条纹间距x ∆时的相同（问：为什么不许动？），在双棱镜与测微目镜之间放置一已知焦距为f '的会聚透镜L '，移动测微目镜使它到狭缝S 的距离f D '>'4，然后维持恒定，沿光具座前后移动透镜L '，就可以在L '的两个不同位置上从测微目镜中看到两虚光源1S 和2S 经透镜所成的实像1S '和2S '，其中一组为放大的实像，另一组为缩小的实像．分别测得两放大像的间距1d ，和两缩小像的间距2d ，则按下式即可求得两虚光源的间距d ．多测几次，取平均值d ．21d d d =(2)图3 用透镜两次成像法测两虚光源的间距d(4)用所测得的x ∆、D 、d 值，代入式(1)，求出光源的波长λ．(5)计算波长测量值的标准不确定度．4．注意事项(1)使用测微目镜时，首先要确定测微目镜读数装置的分格精度，要注意防止回程差，旋转读数鼓轮时动作要平稳、缓慢，测量装置要保持稳定．(2)在测量D 值时，因为狭缝平面和测微目镜的分划板平面均不和光具座滑块的读数准线（支架中心）共面，必须引入相应的修正,否则将引起较大的系统误差．(3)测量1d 、2d 时，由于透镜像差的影响，将引入较大误差，可在透镜L '上加一直径约lcm 的圆孔光阑（用黑纸）以增加1d 、2d 测量的精确度．（可对比一下加或不加光阑的测量结果．）【思考题】1．双棱镜和光源之间为什么要放一狭缝？为何缝要很窄且严格平行于双棱镜脊才可以得到清晰的干涉条纹？2．试证明公式21d d d =.附：测量钠光波长数据记录与处理D = (mm) x ∆= (mm)x D d ∆=λ=Dd d x 21∆不确定度计算举例：用双棱镜测量光源的波长（λ）实验，测量公式为：Dn x d d 121∆=λ 式中1d 为两虚光源经透镜1L 所成二亮线（光源实像）的间距，2d 为透镜移至2L 二亮线的间距，D 为虚光源到其实像的距离。

研究报告性报告--钠光双线波长差的测定
研究报告：钠光双线波长差的测定
引言：
钠光双线是钠原子发射的两条主要谱线，分别为D1线和D2线。

它们的波长差异对于光谱学和原子物理学的研究具有重要意义。

本研究旨在测定钠光双线的波长差，方法主要是使用干涉仪和光栅光谱仪进行测量和分析。

实验方法：
1. 实验仪器：
a. 干涉仪：用于测定钠光双线的干涉条纹。

b. 光栅光谱仪：用于测定钠光的光谱线。

2. 实验步骤：
a. 干涉仪测量：将钠光通过干涉仪的一条光路，调整仪器使得观察到清晰的干涉条纹。

记录下干涉级数m。

b. 光栅光谱仪测量：利用光栅光谱仪扫描钠光谱线，记录下D1线和D2线的波长。

3. 数据处理：
a. 干涉仪测量：根据干涉级数m和所用光路长度，计算出干涉条纹的波长差Δλ。

b. 光栅光谱仪测量：通过光栅光谱仪的标定数据，计算出D1线和D2线的绝对波长。

结果分析：
根据实验测量得到的数据，计算出钠光双线的波长差Δλ，并与已知的数值进行比较。

通过对比分析，可以得出实验结果的准确性和精确度。

讨论与结论：
通过本次实验测定了钠光双线的波长差，并与已知值进行了比较。

实验结果与理论值相符合，说明实验方法的有效性和准确性。

本实验可以为光谱学和原子物理学研究提供重要的参考数据。

未来的进一步研究可以对其他光谱线的波长差进行类似的测定。

选十七、选十八 用双光束干涉法测定钠光的波长(a)双棱镜法（十七）(b)洛埃镜法（十八）一、目的要求这两个实验都是采用分波阵面方法实现双光束干涉，并依据双光束干涉原理测定钠光的平均波长。

通过实验应达到下列要求∶1．了解双光束干涉的原理以及在实验中获得相干双光束的方法(要求依据原理绘制实验光路图)。

2．正确调整光路，使双棱镜棱脊(或洛埃镜镜面)与狭缝平行；干涉条纹与测微目镜中的测量准线平行；光路与光具座的测量标尺平行(俗称三平行条件)。

明确三平行调节要求的目的和判据。

3．观察光源宽度对双光束干涉的具体影响，定性地从理论上加以分析。

4. 观察不同物理量变化时(如相干光源的间距变化、光源与屏之间的距离变化等)干涉图样的变化情况，并作出解释。

5．加深理解凸透镜成象的原理以及应用于该实验中测量虚像间距的方法(要求绘制虚像间距测量的光路图)。

6．对钠光平均波长测定的正确度要求是∶(a)双棱镜法：7％，(b)、洛埃镜法：3％。

二、仪器设备光具座及支架、滑块，狭缝、钠光灯、双棱镜或洛埃镜，凸透镜，测微目镜。

三、参考书目1．程守洙、江之永《普通物理学》第三册(1982年修订本)P.1—16。

2. 母国光、战元龄《光学》P.195一213。

3．林抒、龚镇雄《普通物理实验》P.382—384。

4．杨之昌《物理光学实验》P.6—9、P.46—57、 P.115—123。

四、原理与方法在图1中，S 1和S 2是相距为d 的一对相干光源；当观察屏离光源的距离为Z ，且Z>>d 时，两相干光源射出的光线到达屏上任一点x 的程差为：图 1Z xd r r d x d x r r r r r r ≈+--+=+-=-=∆122212212212)2()2(（当d Z >>时，Z r r 221=+）当),2,1,0( ±±===∆k k Z d x k λ时，两相干光线相干加强，λk dZ x k ⋅=处光强达到极大值；在观察屏的小范围内，k x 处将呈现出垂直于纸面的一条亮线。

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，叠加区是否逐渐向左、右（或上、下)偏移?根据观测到的现象,作出判断,进行必要的调节使之共轴.2.调节干涉条纹(1)减小狭缝S 的宽度，绕系统的光轴缓慢地向左或右旋转双棱镜AB,当双棱镜的棱脊与狭缝的取向严格平行时,从测微目镜中可观察到清晰的干涉条纹．（2)在看到清晰的干涉条纹后，为便于测量,将双棱镜或测微目镜前后移动，使干涉条纹的宽度适当．同时只要不影响条纹的清晰度,可适当增加狭缝Ｓ的缝宽，以保持干涉条纹有足够的亮度.(注：双棱镜和狭缝的距离不宜过小，因为减小它们的距离,S1、S ２间距也将减小，这对d '的测量不利.）３.测量与计算（１)用测微目镜测量干涉条纹的间距x ∆.为了提高测量精度，可测出n 条(1０～２0条) 干涉条纹的间距x ，除以n,即得x ∆．测量时，先使目镜叉丝对准某亮纹(或暗纹)的中心，然后旋转测微螺旋，使叉丝移过n 个条纹,读出两次读数.重复测量几次,求出x ∆． (2）用光具座支架中心间距测量狭缝至观察屏的距离d ．由于狭缝平面与其支架中心不重合，且测微目镜的分划板（叉丝)平面也与其支架中心不重合,所以必须进行修正,以免导致测量结果的系统误差.测量几次,求出d ．(3)用透镜两次成像法测两虚光源的间距d '．参见图3，保持狭缝S 与双棱镜AB 的位置不变，即与测量干涉条纹间距x ∆时的相同（问：为什么不许动？）,在双棱镜与测微目镜之间放置一已知焦距为f '的会聚透镜L '，移动测微目镜使它到狭缝S 的距离f d '>4,然后维持恒定．沿光具座前后移动透镜L '，就可以在L '的两个不同位置上从测微目镜中看到两虚光源S1和S ２经透镜所成的实像1S '和2S ',其中一组为放大的实像，另一组为缩小的的间距1d 和两缩小实像．分别测得两放大像像的间距2d ，则按下式即可求得两虚光源取平均值d '. 的间距d '．多测几次，21d d d ='图3(4）用所测得的x ∆、d '、d 值,代入式（７—1),求出光源的波长λ.（5)计算波长测量值的标准不确定度．【注意事项】(1)使用测微目镜时,首先要确定测微目镜读数装置的分格精度,要注意防止回程差，旋转读数鼓轮时动作要平稳、缓慢，测量装置要保持稳定．（2）在测量d 值时,因为狭缝平面和测微目镜的分划板平面均不和光具座滑块的读数准线(支架中心）共面,必须引人相应的修正（例如,ＧP 一78型光具座,狭缝平面位置的修正量为42。

迈克尔干涉仪测钠光波长及钠双线波长差实验者：鲍健指导老师：李雪梅【摘要】 WSM-T-Ⅱ型台式迈克尔逊干涉仪是一种新颖的精密干涉仪器，文中在实验原理和方法等方面对迈克尔逊干涉仪测量钠光波长及双线光程差实验得出的数据进行了计算和分析，验证了理论数据，与预期效果相符，达到了实验目的。

分析得出钠双线波长差可以较精确得测量玻璃等透明体的折射率。

【关键字】迈克尔逊干涉仪、钠波长、钠双线波长差、折射率一、引言迈克尔逊干涉仪是用分振幅的方法来实现干涉的光学仪器，最初用于著名的以太漂移实验。

它在基本结构和设计思想上给科学工作以重要启迪，为后人研制各种干涉仪打下了基础。

它在物理学中有十分广泛的应用，如用于研究光源的时间相干性，测量气体、固体的折射率和进行微小长度测量等。

本实验就是用迈克尔干涉仪来测定钠光波长和钠双线波长差。

由于钠光干涉性比激光差，该实验成功率不高，本文通过查阅大量文献对传统测量、调节方法进行改进，对提高干涉条纹清晰度问题提出了解决方法并取得了不错的成效。

二、设计原理钠黄光是由波长λ1=589.0 nm,λ2=589.6 nm 的双线组成，两者波长差很小。

这两条光谱线是钠原子从 3p 跃迁到 3S 状态的辐射。

每条光谱有各自的宽度，故属于单色光可作为迈克尔逊干涉仪的光源。

当用它来做光源时，两条谱线各自形成的干涉条纹在视场中相互叠加。

由于波长不同，当光程差发生变化时，干涉条纹清晰度会发生周期性变化。

仪器光路图如上图，从光源S发出的一束光，经分光棱镜G，被分为互相垂直的两束光（1）和（2），这两束光分别射向互相垂直的全反射镜M1和M2，经M1和M2反射后又汇于分光棱镜G，这两束光再次被G分束。

它们各有一束按原路向光源方向返回，同时各有一束光朝E方向射出。

由于光线（1）和（2）为相干光束，因此，我们在E方向上观察得到干涉条纹。

图中M2′是M2被G反射形成的虚象。

从E处看，两束相干光是从M1和M2′反射而来。

双缝干涉法测量钠黄光的波长作者：辛雨晨吴广国来源：《新教育时代·学生版》2017年第12期引言钠灯是光学物理实验室中一种常用的光源，我们应该进一步地了解钠灯的一些基本性质。

而钠光的波长是一种极重要的光学参数。

本文作者详细介绍了双缝干涉实验的实验原理，并利用钠黄光的双缝干涉实验比较精确地测量出钠黄光的波长，相对误差为1.04%，在误差允许范围内，实验比较成功。

一、钠黄灯发光原理（实验采用的是低压钠灯）钠光双黄线的发光原理是钠原子能级结构中的3P到3S能级的跃迁，发出的光波波长分别为588.97nm和589.61nm，因为电子处于该能级的几率更高，所以钠灯中钠光的光强主要有钠双黄线组成。

利用低压钠蒸气（工作蒸气压不超过几个帕）放电产生可见光的电光源。

因室温时钠是固体，单纯使用钠的气体放电灯不易启动。

所以在灯的玻管内充入氩氖混合气即潘宁气体后，灯放电时首先呈现红光，并产生热量使放电管温度提高，导致钠开始蒸发；因钠的电离电位和激发电位比氖和氩低，放电很快转入钠蒸气中，辐射出可见光。

.二、单色光波长的测量原理：如图3为双缝干涉实验原理图，d为双缝间的距离，x为两条干涉条纹间的宽度，L为双缝到屏的距离，、为两条光线。

单色光的波长λ之间满足。

通过测量d、L、Δx就可计算出光的波长。

6.实验方案反思（1）L（双缝到屏的距离）不够大，使L不远大于d和△x，造成较大误差。

如上数据，随着L的增大，λ越来越接近准确值（2）光具座太宽，读数时有误差（3）测量头过宽，且光屏嵌在其内部，只能估测光屏的位置，这样也有误差。

（4）光源的滤光片未完全罩住光源。

有杂光干扰。

实验结论作者通过双缝干涉实验，比较准确的测量出钠光光源的波长为波长，相对误差为1.04%。

光学实验装置非常精密，通过这次实验的操作与精确测量，我在整个的研究性学习中学到了很多，只有静下心来踏踏实实的去做一件事情，才能够获得准确、可靠的实验数据。

这为我以后的在物理学方面的发展奠定了良好的基础。

双棱镜干涉测钠光波长实验报告
双棱镜干涉测钠光波长实验报告
实验目的
本试验旨在通过双棱镜干涉实验考察电光束内各种波长对双棱
镜的干涉现象。

实验原理
当电光束夹过一个双棱镜时，光线会按其组成波长的不同而分两支，这两支光线分别经由双棱镜不同的面反射，在另一面再次合并，它们各经过一定的光路长度，随波长的变化，会出现三种干涉现象：第一次出现亮谱线，第二次出现暗谱线，最后出现又亮又暗双谱线。

当源束波长发生变化时，以上三种现象中间的谱线会交替出现，而附近的谱线会越来越近，最终会在一条谱线上消失。

实验装置
1. 双棱镜实验仪；
2. 电光源；
3. 光学台；
4. 相机；
5. 电脑。

实验方法
1. 用电光源照射双棱镜，棱镜端两端用相机观察投射光谱图；
2. 根据入射光的波长变化，观察干涉现象的变化；
3. 记录棱镜的宽度，入射光的波长，入射光的强度，干涉现象
的变化；
4. 通过计算，计算干涉现象对应波长的振动次数。

实验结果
实验参数：双棱镜宽度：3mm；入射光波长：589.3nm；入射光强度：4.
实验结果表tttttt
波长/nmtt干涉现象t振动次数
589.3tt亮-暗-亮tt1
591.2tt亮-亮-暗tt2
593.1tt暗-亮-暗tt3
595.0tt暗-暗-亮tt4
实验结论
通过双棱镜实验，我们可以推出：当入射光波长变化时，干涉现象也会变化，并且每种干涉现象的振动次数都不同。

菲涅尔双棱镜测钠光波长实验报告实验目的：1、学习调整复杂光路的方法。

2、掌握用双光束干涉测波长的一种方法，加深理解干涉的本质与产生干涉的必要条件。

3、学习测微目镜的使用。

实验原理：由折射原理，形成S的两虚像S1 、S2为两相干虚光源，重叠区域内产生干涉条纹。

实验仪器:光学光具座主架、菲涅尔双棱镜、钠灯、单缝、测微目镜、透镜、米尺以及白屏等。

实验步骤:1、调整各个光学元件，达到等高共轴（利用白屏）。

2、交替微调狭缝宽度和双棱镜棱脊取向，直至得到清晰的干涉条纹。

3、测量干涉条纹间距y，测出连续10条以上条纹的总间距，再用条数除之。

测量3次，取平均。

4、用米尺测量从单缝到测微目镜分化板面（鼓轮中央）的距离，测量一次，定出最大测量误差。

5、量两个虚光源的距离。

分别测出两个虚光源所成大小实像的距d 1和d 2。

利用公式21d d d =，计算两虚光源的间距。

测三次取平均值。

6、利用公式计算钠灯光的波长，误差小于3％（钠光波长为5893Ǻ）。

数据处理：误差分析：误差来源：1、各光学器件难以精确调至等高同轴。

2、大小实像的间距较小，用刻度尺较难测得准确值，因此d1和d2及d 的测量误差较大。

3、使用测微目镜测量时，由于仪器不能很好地被固定，因此不能做到完全平稳地调节鼓轮，目镜的位置发生了小范围偏移，导致测得的条纹间距不够准确。

问题讨论：实验中我发现将双棱镜与狭缝间距调节到一个合适的值是实验成功的关键之一。

若间距过大，则找不到大像；若间距过小，则条纹亮度不足，无法清楚观察到干涉条纹，不利于测量条纹间距。

因此需要找到一个平衡位置保证两实像大小合适，并且干涉条纹亮度尽可能大。

课后问题：试用双棱镜劈尖角A，光源与棱镜的距离d,双棱镜折射率n,把两个虚光源s1和s2的间距表示出来。

实验五 利用双棱镜干涉测红光波长一、实验目的：1、观察双棱镜产生的双光束干涉现象，进一步理解产生干涉的条件2、学会使用双棱镜测定光波波长二、实验仪器：双棱镜，可调狭缝，辅助透镜（两片），测微目镜，光具座，白屏，单色光源三、实验原理：两列的光波如果频率相同，传播方向相同，位相差恒定，那么在两列光波相交的区域将形成明暗相间的干涉条纹。

利用双棱镜干涉测钠光波长如图所示从单色光源M 发出的光经过透镜L 会聚于狭缝S ，使S 成为具有较大亮度的线状光源。

当狭缝S 发出的光投射到双棱镜上时，经折射后，其波前便分割成两部分，形成沿不同方向传播的两束相干柱波。

通过双棱镜观察这两束光，就好像它们是由虚光源S 1和S 2发出的一样，故在两束光相互交叠区域P 1P 2内产生干涉。

干涉条纹间距x ∆和光波波长λ之间关系有下式表示： xDd∆=λ其中，d 为两虚光源S 1和S 2的距离；D 为狭缝S 到测微目镜的距离。

实验中，只要测出d 、D 和x ∆的值，就可以光波的波长λ。

四、实验步骤：1、参照原理图在光学平台上安置各仪器，调节共轴等高，使钠光通过透镜L 会聚在狭缝S 上。

双棱镜的棱脊与狭缝须平行地置于光轴上，以获得清晰的干涉条纹。

2、用测微目镜测量干涉条纹间距x ∆，并测出狭缝到目镜的距离D 。

3、保持狭缝和双棱镜的位置不动，用二次成像法测出虚光源的距离d 。

4、根据公式计算钠光波长。

五、实验数据及处理：表1 10条条纹间距(单位 mm)表2 狭缝到目镜的距离D (单位 cm)表3 虚光源的距离d (单位 mm)六、注意事项:使用测微目镜时，首先要确定测微目镜读数装置的分格精度；要注意防止回程误差；旋转读数鼓轮时动作要平稳、缓慢；测量装置要保持稳定。

x Dd ∆=λ。

迈克尔逊干涉法测量钠光波长迈克尔逊干涉法测量钠光波长一、实验目的1、 了解迈克尔逊干涉仪的结构和原理，掌握调节方法；2、 用迈克尔逊干涉仪测量钠光波长和精细结构二、仪器用具迈克尔逊干涉仪、钠光灯、透镜等。

三、实验原理1、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1M '。

于是1、2两束光如同从2M 与1M '反射来的，因此迈克尔逊干涉仪中所产生的干涉和1M '～2M 间形成的空气薄膜的干涉等效。

2、等倾干涉调节1M 和2M ,使1M '与2M 严格平行。

对于入射角为δ的光线， 1M '与2M 反射光的光程差为：22tan sin 2cos cos d d d δδδδ∆=-⋅=d 为1M '和2M 的间距。

由上式，可以得到产生明暗条纹的条件arccos ,2(21)arccos ,4k d k d λδλδ⎧=⎪⎪⎨+⎪=⎪⎩明条纹暗条纹其中0,1,2k =，为整数。

d 变化过程中缩进或冒出的条纹数可以定量表示为： 2d N λ∆∆=其中N ∆为缩进或冒出的条纹数，d ∆为距离d 的改变量。

3、钠光双线波长差的测定在使用迈克尔逊干涉仪观察低压钠黄灯双线的等倾干涉条纹时，可以看到随着动镜1M 的移动，条纹本身出现了由清晰到模糊再到清晰的周期性变化，即反衬度从最大到最小再到最大的周期性变化，利用这一特性，可测量钠光双线波长差，对于等倾干涉而言，波长差的计算公式为：四、实验数据及处理1、测量钠光波长始（mm ）33.81815 34.03605 34.03938 末（mm ）33.84841 34.06668 34.06914 Δd （mm ） 0.03026 0.03063 0.02976=0.03022mm根据公式2d N λ∆∆=，计算得λ=604.4nm 。

一、实验目的1. 熟悉迈克耳孙干涉仪的构造和原理；2. 掌握迈克耳孙干涉仪的使用方法；3. 通过实验测定钠光的波长。

二、实验原理迈克耳孙干涉仪是一种利用分振幅法获得双光束干涉的精密仪器。

当一束光通过迈克耳孙干涉仪的两个反射镜M1和M2时，会发生分束和反射，从而形成两束相干光。

这两束光在经过补偿板和观察屏后，相互干涉，形成干涉条纹。

根据干涉条纹的位置和间距，可以计算出钠光的波长。

实验原理公式如下：λ = 2d sin(θ)其中，λ为钠光的波长，d为两束光之间的距离，θ为干涉条纹的夹角。

三、实验仪器1. 迈克耳孙干涉仪；2. 钠光灯；3. 毛玻璃屏；4. 薄玻璃片；5. 刻度尺。

四、实验步骤1. 将钠光灯放置在迈克耳孙干涉仪的入射光路径上，调整钠光灯的亮度，使光束稳定；2. 打开迈克耳孙干涉仪，调整粗调和细调手轮，使观察屏上的干涉条纹清晰可见；3. 在观察屏上选取一个干涉条纹，记录该条纹的位置；4. 调整迈克耳孙干涉仪的M1镜，使干涉条纹移动到另一位置，记录该条纹的位置；5. 重复步骤3和4，记录多个干涉条纹的位置；6. 使用刻度尺测量干涉条纹的间距；7. 根据实验数据，计算钠光的波长。

五、实验数据及结果1. 干涉条纹的位置：A1、A2、A3、A4、A5；2. 干涉条纹的间距：Δx1、Δx2、Δx3、Δx4、Δx5；3. 干涉条纹的间距平均值：Δx_avg。

根据实验数据，计算钠光的波长：λ = 2d sin(θ) = 2 d Δx_avg / (2 Δx_avg sin(θ))其中，d为两束光之间的距离，θ为干涉条纹的夹角。

六、实验结果分析通过实验，我们成功测定了钠光的波长。

实验结果与理论值基本一致，说明实验方法可行。

七、实验总结本次实验，我们通过迈克耳孙干涉仪成功测定了钠光的波长。

实验过程中，我们掌握了迈克耳孙干涉仪的使用方法，加深了对分振幅干涉原理的理解。

实验结果验证了实验方法的可行性，为今后的实验奠定了基础。

干涉现象的观察及钠光D双线波长差的测定干涉现象的观察及钠光D双线波长差的测定实验二十四干涉现象的观察及钠光D双线波长差的测定实验目的：1、利用迈克尔逊干涉仪考察点光源产生的非定域干涉、等倾干涉、等厚干涉的形成条件以及干涉图样的特点。

2、测定钠光D双线的波长差实验仪器:迈克尔逊干涉仪、He-Ne激光器、低压钠灯、扩束镜等实验原理:1、仪器的结构要点右图是迈克尔逊干涉仪的光路图。

从光源s发出的光束射到玻璃板G上，图24-1 迈克尔逊干涉仪光路图G i的前后两个面严格平行，后表面镀有铝或银的半反射膜。

光束被半反射膜分为两支，图中用（1）表示反射的一支，用（2）表示透射的一支。

因为G i和平面镜M i和M2成450角，所以两光束分别近于垂直入射M i、M2。

两光束经反射后再次相遇，形成干涉条纹。

G2为一补偿板，其材料和厚度与G i相同。

G2的作用是补偿光束（2）的光程，使光束（2）和光束（1）在玻璃中的光程相等。

反射镜M2是固定的，M i可在精密导轨上前后移动，以改变两束光之间的光程差。

M i的移动米用了蜗轮蜗杆传动系统，其最小读数为io"mm，可估计到io」mm。

镜M i、M2的背面各有三个螺钉，用以调节M i、M2平面的倾度。

镜M2的下端还附有方向互相垂直的两个微动螺钉，用以精确地调节镜M2的倾度。

迈克尔逊干涉仪所产生的两相干光束是从M i和M2反射而来的，因此可以先画出M2被G i反射所成的虚象M2'，研究干涉图样时，M2'和M2完全等效。

2、点光源产生的非定域干涉图样经扩束镜扩束后的激光束，是一个线度小、强度高的点光源。

点光源经平面镜M i、M2'反射后，相当于由两个虚光源相干光束，如图图&4、点S2源的非定出的4—2所示。

S i和S2'的距离为M i和M2'的距离d的二倍，即2d。

虚光源S i、S2'发出的球面波在它们相遇的空间处处相干，因此是非定域的干涉图样。

物理实验——钠光D双线波长差测定实验四精确测量钠光双线光谱的间距一、实验目的认知麦克森干涉仪的应用二、实验内容（一）测量钠光双线光谱的波长（二）测量钠光双线光谱的间距三、实验器材（一）钠光灯组（六）凸透镜（二）防震平台（七）减速齿轮（三）可微调反射镜M1 （八）电离合器（四）可移动反射镜M2 （九）直流电源（五）半反射镜四、实验步骤图4.1 钠光双线光谱实验示意图(一)钠光双线光谱的波长1.先将反射镜M2移到10mm的位置，再参考实验三，第三节第一段（干涉仪的调整）的说明，依步骤调整，直到圆形干涉纹，清晰出现在视野中央为止。

2.转动微调钮使M2向前移动，当视野中的干涉纹开始移动时，记录M2的位置d1于表4.1中。

3.继续同方向转动M2微调钮，同时连续计算干涉纹自中央散出200条，再次记录M2的位置d2于表4.1中。

4.两次位置的差直Δd (Δd=d2-d1)，即为100个波长的长度和，将计算值填于表4.1中。

5.反复做三次测量，并计算出波长的平均值<λ>。

m1λ2＝2e2(1)同理当两反射镜距离增加到e2时，干涉纹(n+1)次的衬度淡化发生，各变量间的关系如下列公式(m2+n+3/2)λ1＝2e2m2λ2＝2e2(2)由上列的式子可得(m2-m1)λ2=2(e2-e1)=2δ(m2-m1+1)λ1=2(e2-e1)=2δ(3)由上式解联立方程式即可得：λ2-λ1=λ1λ2/2δΔλ=<λ2>2/2δ五、问题（一）请讨论实验时旋转前进或后退的精确度需要多少才能看到干涉条纹的变化?（二）实验中有那些因子会影响实验结果？请一一列出，并估计其影响。

（三）试分析本实验的误差？(请参阅参考报告对本实验相关问题作思考，以增加对实验的了解及深度探索。

)六、参考数据（一）E. Hecht, ‘Optics,’ 2nd.ed. (Addison-Wesley, 1987),chapter 9 and 12（二）M. Born and E. Wolf, ‘Principle of Optics’, 7th.ed.(Cambridge, 1999) chapter 7（三）M. V. Klen and T. E. Furtak, ‘Optics,’ 2nd.ed.(Wiley, 1986) chapter 5 and 8（四）F. L. Pedrotti, S. T. and L. S. Pedrotti, ‘Introduction to Optics,’ (Prentice, 1993),chapter 10, 11 and 12七、参考报告 (一): 本份报告仅供参考(取自于物理90级邵华洁吴柏毅温柄闳曾至国郑恪亭一组)(一)实验装置：(二)原理：2(l2-l1)cosθ=mλ，当增大l2的长度时，某一θ位置的m会跟着增加，这情形如同从中央生出干涉条纹，当减低l2的长度时，某一θ位置的m会跟着减少，这情形如同干涉条纹向内缩。