用双棱镜干涉测定钠光波长

实验十九用双棱镜干涉测定纳光波长教学目的1．掌握干涉装置的调节；2．学会利用菲涅耳双棱镜装置测定光波波长。

重点与难点干涉条纹的调节及利用两次成像法测量虚光源的距离。

实验内容1．光路调节；2．调节狭缝、双棱镜及测微目镜获得干涉条纹；3．测量条纹间距及狭缝至观测屏之间的距离；4．利用透镜的两次成像法测量虚光源之间的距离；5•用所测得的△ x、d'、d值，求出光源的光波波长入。

教学方法预习、讲解主要内容并在讲解过程中适当设疑、对重难点着重演示并强调注意事项、立操作并测学生独量数据、教师在学生独立操作过程中有针对性的解决问题。

教学过程设计1．检查学生预习报告；2．内容的引入：为什么要用双棱镜干涉测量光波波长？怎样利用通常的长度测量工具测量光波长？通过设疑激发学生的兴趣。

3．重点讲解（基本原理）干涉的基本条件？通过知识的回顾引导学生进入实验。

在本实验中，我们利用菲涅耳双棱镜装置（如图19- 1 ）观察由双棱镜产生的双光束干涉现象，从而进一步理解产生干涉的条件；另一个重要的目的就是学会用双棱镜测定光波波长。

图19- 1中双棱镜AB是一个分割波前的分束器，其外形结构如图19-2所示，将一块平板玻璃的上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M发出的光波经透镜L会聚于狭缝S,使S成为具有较大亮度的线状光源。

当狭缝S 发出的光波投射到双棱镜AB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波，通过双棱镜观察这两束光，就好像它们是由虚光源S1和S2发出的一样，故在两束光相互交叠区域P1P2内产生干涉。

如果狭缝的宽度较小且双棱镜的棱脊和光源狭缝平行，便可在白屏上观察到平行于狭缝的等间距干涉条纹。

设d '代表两虚光源S1和S2间的距离，d为虚光源所在的平面（近似地在光源狭缝S的平面内）至观察屏P的距离，且d 'v<d，干涉条纹宽度为△ x，则实验所用光波波长入可pl F由下式表示：，=— x，上式表明只要测出d'、d和A x,就可算出光波波长。

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。

一、引言法国科学家菲涅尔用几个自己设计的新实验，在当时令人信服地证明了光的干涉现象的存在，这些实验之一就有他在1826年进行的双棱镜实验。

与杨氏双缝干涉借助衍射形成分波面干涉不同，它利用棱镜形成“双缝”，并用毫米级的精度测量出纳米级的精度，它的物理思想、实验方法和测量技巧至今仍值得我们学习，并且对于以后微观物理学方面的实验仍然具有巨大的作用。

在本实验中通过用菲涅尔双棱镜对纳光波长的测量，要求我们掌握光的干涉有关原理及光学测量的基本技巧，特别要学习在光学实验中计算测量结果不确定度的各种方法。

二、实验原理1)菲涅尔双棱镜实际上是一个顶角A极大的等腰三棱镜,如下图所示，当S点处的单色点光源从BC面入射时，通过ABD的光向下偏折，通过ACD的光向上偏折，形成如图所示的交叠区，并产生S1、S2两个虚的点光源，于是在交叠区两个虚光源发出的相干光发生干涉；干涉条纹间距为X=Dλ/d (1)；其中d是两个虚光源之间的间距；D是光源到观察屏的距离；λ是光的波长。

用测微目镜的分划板作为观察屏可直接读出条纹间距X的值，D可直接由导轨上的直尺读出。

观察屏 S点光源通过双棱镜的折射2)虚光源间距的测量：使用二次成像法，光路图如下图所示：在双棱镜与测微目镜之间加一个焦距为f的凸透镜L，当D>4f时，可以移动L在测微目镜中观察到两虚光源的放大像和缩小像，读出虚光源像的间距d1,d2；有几何光学可知：d=(d 1d 2) 1/2；带入即可求出虚光源间距d 的值。

（由于制图不太准，图上显示的两个焦距f 略有差异,实际是相同的）3) 实验时我们利用以上原理来对未知量条纹间距X ,及虚光源间距d ；并且将点光源换成线光源使衍射条纹由点变线，增强了条纹的亮度，方便读数测量。

三、实验装置及实验过程实验装置双棱镜、测微目镜、光具座、线光源和透镜； 右图为测微目镜的结构图：使用时调节目镜与分划板之间的距离使之能清晰地看到分划板的准线及刻度线；而后调节测微目镜与待测实像的距离使像清晰无视差并且便于测量。

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表1.干涉条纹间距x 的测量结果D = (mm) x ∆= (mm)表2.用而成成像法测量虚光源像的结果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。

利用双棱镜测定光波波长【实验目的】1.掌握利用分割波前实现双光束干涉的方法;2. 观察光场空间相干性;3.用菲涅耳双棱镜测量钠光光波波长。

【仪器及用具】钠光灯、双棱镜、光具座、凸透镜、测微目镜、单缝、辅助棒。

【实验原理】一般情况下两个独立的光源（除激光光源外）不可能产生干涉。

要观察干涉现象必须用光学方法将一个原始光点（振源）分成两个位相差不变的辐射中心，即造成“相干光源”。

分割的方法有两种，即波前分割法和振辐分割法，波前分割的装置有双面镜，双棱镜等，。

本实验采用菲涅耳双棱镜进行波前分割，从而获得相干光，实现光的干涉。

Q-钠光灯 1L -透镜 S-单缝 B-双棱镜 2L -辅助成像透镜 M-测微目 图18-1用菲涅耳双棱镜测量钠光波长实验装置实验装置如图18-1所示。

，各器件均安置在光具座上，Q 为钠光灯；S 为宽度及取向可调单缝；透镜1L 将光源Q 发出的光会聚于单缝S 上，以提高照明单缝上的光强度；B 为双棱镜；1L 为辅助成像透镜，用来测量两虚光源1S 、2S 之间的距离d ；M 为测微目镜。

菲涅耳双棱镜是由两块底边相接、折射棱角 小于1°的直角棱镜组成的。

从单缝发出的光经双棱镜折射后，形成两束犹如从虚光源发出的频率相同、振动方向相同、并且在相遇点有恒定相位差的相干光束，它们在空间传播时，有一部分彼此重叠而形成干涉场。

如图18-2所示.图18-2设由双棱镜B 所产生的两相干虚光源1S 、2S 间距为d ，观察屏P 到1S 、2S 平面的距离为D 。

若P 上的0P 点到1S 和2S 的距离相等，则1S 和2S 发出的光波到0P 的光程也相等，因而在0P 点相互加强而形成中央明条纹(零级干涉条纹)。

设1S 和2S 到屏上任一点k P 的光程差为D ，k P 与的距0P 离为k X ，则当d <<D 和k X <<D 时，可得到kX d D∆=(18-1) 当光程差为∆波长的整数倍，即(K =0、1、2、···)时，得到明条纹。

实验八 用双棱镜测钠光波长【实验目的】：1.观察双棱镜产生的光的干涉现象和特点，掌握获得双束光干涉的一种方法，进一步理解产生干涉的条件。

2.用双棱镜测定钠光的波长；3.学习测微目镜等光学仪器的使用与调整方法。

4.观察光的干涉现象【实验仪器】：双棱镜、可调狭缝、辅助透镜、测微目镜、光具座、白屏、钠光灯。

【实验原理】：由双棱镜干涉条件，光源发射的单色光经会聚透镜后会聚于单缝S 而成线光源，光从S 发出经双棱镜后，形成二虚光源S 1、S 2，该虚光源所发出的光满足干涉条件，在交迭区内产生干涉，成为平行于狭缝的等间距干涉条纹，由此可得：xDd ∆=λ 其中：λ ：光源之波长。

∆x ：干涉条纹的间距。

d ：虚光源S 1、S 2间距。

D ：虚光源（狭缝S ）至观察处之距离。

∆x ：可由测微目镜测量求出；D ：可由光具座标尺读数读出；d ：由二次成像法求出： 21d d d =其中：d 1、d 2为辅助透镜二次成像成像到测微目镜分划板的二虚光源S 1、S 2之间的距离。

【实验步骤与内容】：一、测钠光波长：1．按实验要求安置光学元件，进行共轴调节 ，使光束能对称地照射于双棱镜之棱脊上；2．调节测微目镜，使之能观察到清晰的干涉条纹；3．按要求测量n 条条纹间距x ，测量5—7组数据（填入记录表格）。

测虚光源到测微目镜之距离（单次测量） D ， ∆ D （填入记录表格）。

按二次成像法测d 1d 2测量3—5组数据（填入记录表格）二、数据处理要求：参照相关教材不确定度计算举例处理数据。

【注意事项】：1.严格进行共轴调节该实验对共轴性要求非常严格，调节时可用白屏在外观察双缝所产生之光束是否亮波均匀，狭缝宽度必须适当；2.测微目镜读数时，必须顺一个方向旋转，以免产生回程误差；3.旋转读数鼓轮时，动作要平稳、缓慢。

4.测虚光源到测微目镜之距离时要注意修正值。

复习思考题：1、双棱镜和光源之间为什么要放一狭缝？为什么狭缝要很窄才可以看到清晰的干涉条纹？2、试证明公式21'd d d。

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。

用双棱镜测量光的波长一、实验目的：1、验证光的波动性，了解波前分割获得相干光的原理；2、通过用菲涅耳双棱镜对钠灯波长的测量，掌握光学测量的一些基本技巧，培养动手能力。

二、实验仪器光具座，双棱镜，测微目镜，钠光源，可调狭缝 三、实验原理菲涅耳双棱镜（简称双棱镜）实际上是一个顶角极大的等腰三棱镜，如图1所示。

它可看成由两个楔角很小的直角三棱镜所组成，故名双棱镜。

当一个单色缝光源垂直入射时，通过上半个棱镜的光束向下偏折，通过下半个棱镜的光束向上偏折，相当于形成'1S 和'2S 两个虚光源。

与杨氏实验中的两个小孔形成的干涉一样，把观察屏放在两光束的交叠区，就可看到干涉条纹。

图1其中，ｄ是两虚光源的间距，D 是光源到观察屏的距离， 是光的波长。

用测微目镜的分划板作为观察屏，就可直接从该测微目镜中读出条纹间距△x 值，D 为几十厘米，可直接量出，因而只要设法测出ｄ，即可从上式算出光的波长λ，即λχdD=∆ , λ=△xd/D （1） 测量ｄ的方法很多，其中之一是“二次成像法”，如图2所示，即在双棱镜与测微目镜之间加入一个焦距为ƒ的凸透镜L ，当D ＞4ƒ时，可移动L 而在测微目镜中看到两虚光源的缩小像或放大像。

分别读出两虚光源像的图2 二次成像光路间距ｄ1和ｄ2，则由几何光学可知： ｄ＝21d d （2） 四、实验装置本实验装置由双棱镜、测微目镜、光具座、线光源和透镜等组成。

测微目镜是用来测量微小实像线度的仪器，其结构如图3所示，在目镜焦平面附近，的一块量程为8mm 的刻线玻璃标尺，其分度值为1mm （如图3（ｂ）中的8条短线所示）在该尺后0.1mm 处，平行地放置了一块分划板，分划板由薄玻璃片制成，其上刻有十字准线和一对双线，人眼贴近目镜筒观察时，可同时看到这块分划板和玻璃标尺的刻线，如图3（ｂ）所示，分划板的框架与读数鼓轮相连，当读数鼓轮旋转时，分划板会左右移动：鼓轮每转一圈（100小格），分划板移动1mm （即每小格0.01mm）,测量微小实像时，先调节目镜与分划板间的距离，使能清晰地观察到分划板上的准线；然后调节测微目镜与待测实像的距离使实像也清晰并与准线无视差；以后旋转鼓轮使准线对准待测像的一边，读下此时玻璃标尺的读数和鼓轮读数；再旋转鼓轮使准线对准待测像的另一边，读下玻璃标尺的读数和鼓轮读数；最后把前后两次读数相减，即得待测像的长度。

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。

菲涅尔干涉测钠光波长【实验目的】（1）观察双棱镜干涉现象,测量钠光的波长。

（2）学习和巩固光路的同轴调整。

（3）通过观察双棱镜产生的双光束干涉现象，理解产生干涉的条件。

（4）学习测微目镜的使用及测量。

【实验仪器】光源、双棱镜、可调狭缝、凸透镜、观察屏、光具座、测微目镜。

【实验原理】菲涅耳双棱镜可以看作是由两块底面相接、棱角很小（约为 1°）的直角棱镜合成。

若置单色狭条光源S0于双棱镜的正前方，则从S0 射来的光束通过双棱镜的折射后，变为两束相重叠的光，这两束光仿佛是从光源S 0的两个虚象S 1 及S 2 射出的一样（见图1）。

由于S 1 和S 2 是两个相干光源，所以若在两束光相重叠的区域内放一屏，即可观察到明暗相间的干涉条纹。

设a 代表两虚光源1S 和2S 间的距离，D 为虚光源所在的平面(近似地在光源狭缝S 的平面内)至观察屏Q 的距离，且a 《D ，任意两条相邻的亮（或暗）条纹间的距离为ΔX ，则实验所用光波波长λ可由下式表示：X Da∆=λ (12-1)上式表明，只要测出a 、D 和ΔX ，就可算出光波波长。

由于干涉条纹宽度ΔX 很小，必须使用测微目镜进行测量．两虚光源间的距离a ，可用一已知焦距为f 的会聚透镜L ，置于双棱镜与测微目镜之间,如图12-3所示，由透镜两次成像法求得．只要使测微目镜到狭缝的距离大于4f ，前后移动透镜，就可以在透镜的两个不同图12-2 双棱镜B 外形结构图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，其中之一为放大的实像，另一个为缩小的实像．如果分别测得两放大像的间距1d ，和两缩小像的间距2d ，则根据下式a= 21d d (12-2)即可求得两虚光源之间的距离a ．图12-3 双棱镜干涉实验装置【实验内容】 实验步骤 (1) 仪器调节 ① 粗调将缝的位置放好，调至竖直，根据缝的位置来调节其他元件的左右和高低位置，使各元件中心大致等高。

双棱镜干涉测波长实验报告一、实验目的1、观察双棱镜干涉现象，掌握获得双棱镜干涉条纹的方法。

2、测量钠光的波长。

3、学会使用测微目镜测量干涉条纹间距。

二、实验原理双棱镜干涉是一种分波阵面干涉。

将单色光源（如钠光灯）发出的光通过狭缝 S 照亮双棱镜的棱脊，经双棱镜折射后，形成两束频率相同、振动方向相同、相位差恒定的相干光。

这两束光在空间相遇，产生干涉条纹。

设两相干光源 S1 和 S2 之间的距离为 d，屏幕到双棱镜的距离为 D，干涉条纹间距为Δx，光波波长为λ，则根据干涉条纹的明暗条件和几何关系，可以得到：＼＼lambda ＝＼frac{d ＼times ＼Delta x}｛D}＼因此，只要测量出 d、D 和Δx，就可以计算出光波的波长λ。

三、实验仪器钠光灯、双棱镜、凸透镜、测微目镜、光具座、白屏等。

四、实验步骤1、仪器调节将钠光灯、双棱镜、凸透镜、测微目镜依次放置在光具座上，调整它们的高度和中心，使它们大致在同一光轴上。

使钠光灯通过狭缝 S 照亮双棱镜的棱脊，在白屏上观察到清晰的干涉条纹。

调节凸透镜的位置，使干涉条纹清晰、明亮、宽窄适中。

2、测量相关物理量用测微目镜测量干涉条纹间距Δx。

测量时，应沿同一方向移动测微目镜，依次测量多条干涉条纹的间距，然后取平均值。

测量双棱镜到测微目镜的距离 D。

可以通过在光具座上读取相应的刻度值来确定。

测量两相干光源 S1 和 S2 之间的距离 d。

可以通过小孔成像法或其他方法来测量。

3、数据处理与计算根据测量得到的数据，代入公式＼（＼lambda ＝＼frac{d ＼times ＼Delta x}｛D}＼），计算出钠光的波长λ。

对测量数据进行误差分析，讨论实验结果的准确性和可靠性。

五、实验数据记录与处理1、测量干涉条纹间距Δx测量次数 1：Δx1 ＝＿_____ mm测量次数 2：Δx2 ＝＿_____ mm测量次数 3：Δx3 ＝＿_____ mm测量次数 4：Δx4 ＝＿_____ mm测量次数 5：Δx5 ＝＿_____ mm平均值：＼（＼overline{＼Delta x} ＝＼frac{＼Delta x1 ＋＼Delta x2 ＋＼Delta x3 ＋＼Delta x4 ＋＼Delta x5}｛5}＼）＝＿_____ mm2、测量双棱镜到测微目镜的距离 DD ＝＿_____ mm3、测量两相干光源 S1 和 S2 之间的距离 dd ＝＿_____ mm4、计算钠光的波长λ将测量数据代入公式＼（＼lambda ＝＼frac{d ＼times ＼Delta x}｛D}＼），得到：＼（＼lambda ＝＼frac{d ＼times ＼overline{＼Delta x}｝｛D}＼）＝＿_____ mm5、误差分析测量误差的主要来源包括干涉条纹间距的测量误差、双棱镜到测微目镜距离的测量误差以及两相干光源距离的测量误差等。

一、引言法国科学家菲涅尔用几个自己设计的新实验，在当时令人信服地证明了光的干涉现象的存在，这些实验之一就有他在1826年进行的双棱镜实验。

与杨氏双缝干涉借助衍射形成分波面干涉不同，它利用棱镜形成“双缝”，并用毫米级的精度测量出纳米级的精度，它的物理思想、实验方法和测量技巧至今仍值得我们学习，并且对于以后微观物理学方面的实验仍然具有巨大的作用。

在本实验中通过用菲涅尔双棱镜对纳光波长的测量，要求我们掌握光的干涉有关原理及光学测量的基本技巧，特别要学习在光学实验中计算测量结果不确定度的各种方法。

二、实验原理1)菲涅尔双棱镜实际上是一个顶角A极大的等腰三棱镜,如下图所示，当S点处的单色点光源从BC面入射时，通过ABD的光向下偏折，通过ACD的光向上偏折，形成如图所示的交叠区，并产生S1、S2两个虚的点光源，于是在交叠区两个虚光源发出的相干光发生干涉；干涉条纹间距为X=Dλ/d (1)；其中d是两个虚光源之间的间距；D是光源到观察屏的距离；λ是光的波长。

用测微目镜的分划板作为观察屏可直接读出条纹间距X的值，D可直接由导轨上的直尺读出。

观察屏 S点光源通过双棱镜的折射2)虚光源间距的测量：使用二次成像法，光路图如下图所示：在双棱镜与测微目镜之间加一个焦距为f的凸透镜L，当D>4f时，可以移动L在测微目镜中观察到两虚光源的放大像和缩小像，读出虚光源像的间距d1,d2；有几何光学可知：d=(d 1d 2) 1/2；带入即可求出虚光源间距d 的值。

（由于制图不太准，图上显示的两个焦距f 略有差异,实际是相同的）3) 实验时我们利用以上原理来对未知量条纹间距X ,及虚光源间距d ；并且将点光源换成线光源使衍射条纹由点变线，增强了条纹的亮度，方便读数测量。

三、实验装置及实验过程实验装置双棱镜、测微目镜、光具座、线光源和透镜； 右图为测微目镜的结构图：使用时调节目镜与分划板之间的距离使之能清晰地看到分划板的准线及刻度线；而后调节测微目镜与待测实像的距离使像清晰无视差并且便于测量。

用菲涅尔双棱镜测量光波波长实验报告一、实验目的1、掌握菲涅尔双棱镜测量光波波长的基本原理和方法。

2、学会使用测量仪器，如光具座、测微目镜等，提高实验操作技能。

3、加深对光的干涉现象的理解，培养观察和分析实验现象的能力。

二、实验原理菲涅尔双棱镜是由两个折射角很小的直角棱镜底边相接而成。

当一束单色平行光垂直照射在双棱镜表面时，经折射后形成两束相干光。

这两束光在空间相遇，产生干涉条纹。

设两相干光源 S1 和 S2 之间的距离为 d，屏到双棱镜的距离为 D，干涉条纹间距为Δx，光波波长为λ，则根据双缝干涉原理，有：λ ＝d×Δx ／ D通过测量 d、D 和Δx，即可计算出光波波长λ。

三、实验仪器光具座、钠光灯、菲涅尔双棱镜、凸透镜、测微目镜、白屏等。

四、实验步骤1、仪器调整将钠光灯、菲涅尔双棱镜、凸透镜和测微目镜依次放置在光具座上，使它们大致共轴。

调节钠光灯的位置，使其出射的光线平行于光具座。

调节双棱镜的位置，使其折射面与光具座垂直，并使折射光大致对称地照射在测微目镜的分划板上。

调节凸透镜的位置，使通过双棱镜折射后的光线在测微目镜中形成清晰的实像。

2、测量干涉条纹间距转动测微目镜的鼓轮，使叉丝与干涉条纹平行。

从条纹清晰的区域开始，依次测量 10 条干涉条纹的间距，记录数据。

3、测量双棱镜到测微目镜的距离 D使用米尺测量双棱镜到测微目镜分划板的距离 D，重复测量三次，取平均值。

4、测量两相干光源的间距 d去掉双棱镜和凸透镜，使钠光灯直接照射在测微目镜的分划板上。

移动测微目镜，使叉丝依次对准两个清晰的像，测量这两个像之间的距离，即为两相干光源的间距 d，重复测量三次，取平均值。

五、实验数据及处理1、测量干涉条纹间距｜测量次数｜条纹间距（mm）｜｜：：｜：：｜｜ 1 ｜＿____ ｜｜ 2 ｜＿____ ｜｜ 3 ｜＿____ ｜平均值：Δx ＝（Δx1 ＋Δx2 ＋Δx3）／ 3 ＝＿____ mm 2、测量双棱镜到测微目镜的距离 D｜测量次数｜距离 D（mm）｜｜：：｜：：｜｜ 1 ｜＿____ ｜｜ 2 ｜＿____ ｜｜ 3 ｜＿____ ｜平均值：D ＝（D1 ＋ D2 ＋ D3）／ 3 ＝＿____ mm 3、测量两相干光源的间距 d｜测量次数｜间距 d（mm）｜｜：：｜：：｜｜ 1 ｜＿____ ｜｜ 2 ｜＿____ ｜｜ 3 ｜＿____ ｜平均值：d ＝（d1 ＋ d2 ＋ d3）／ 3 ＝＿____ mm4、计算光波波长根据公式λ ＝d×Δx ／ D，代入测量数据，计算得到光波波长λ ＝＿____ nm六、实验误差分析1、测量干涉条纹间距时，由于叉丝与条纹不完全平行，可能导致测量误差。

【实验题目】 用菲涅耳双棱镜测钠光波长
【实验记录】
狭缝到测微目镜的距离的D=530mm
【数据处理与分析】
钠光波长： =
=
D
ad λ576nm 相对误差 2%
不确定度分析：(各个直接测量量的A 类、B 类不确定的估算，以及综合不确定度的估算。

从而根据不确定度的传播公式得到间接测量量（波长）的不确定度) 10a 不确定度为：综合不确定度：max{ |A – Ai}|=0.677 A 类不确定度：0.0460 B 类不确定度：0.672 D1不确定度：0.672 D1a 类不确定度：0.0837 D1b 类不确定度：0.682 D2不确定度：0.0677 D2a 类不确定度：0.682 D2b 类不确定度：0.0577 【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。

2dtan【arcsin（n*sinA）】
报告成绩（满分30分）：⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽指导教师签名：⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽日期：⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽。

实验十三用双棱镜干涉测钠光波长法国科学家菲涅耳（Augustin J.Fresnel）在1826年进行的双棱镜实验，证明了光的干涉现象的存在，它不借助光的衍射而形成分波面干涉，用毫米级的测量得到纳米级的精度，其物理思想、实验方法与测量技巧至今仍然值得我们学习。

本实验通过用菲涅耳双棱镜对钠光波长的测量，要求掌握光的干涉的有关原理和光学测量的一些基本技巧，特别要学习在光学实验中如何计算测量结果的不确定度。

【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．学会用双棱镜测定光波波长．【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，并且这两列光波的位相差不随时间而变化，那么在两列光波相交的区域内，光强的分布不是均匀的，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。

图12-1 双棱镜的干涉条纹图菲涅耳利用图12-1所示装置，获得了双光束的干涉现象．图中双棱镜B是一个分割波前的分束器，它的外形结构如图12-2所示．将一块平玻璃板的上表面加工成两楔形板，端面与棱脊垂直，楔角较小(一般小于1°). 当狭缝S发出的光波投射到双棱镜B上时，借助棱镜界面的两次折射，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1S 和2S 发出的一样，故在两束光相互交叠区域内产生干涉．如果狭缝的宽度较小且双棱镜的棱脊和光源狭缝平行，便可在光屏Q 上观察到平行于狭缝的等间距干涉条纹．设d 代表两虚光源1S 和2S 间的距离，D 为虚光源所在的平面(近似地在光源狭缝S 的平面内)至观察屏Q 的距离，且d 《D ，任意两条相邻的亮（或暗）条纹间的距离为ΔX ，则实验所用光波波长λ可由下式表示：X D d ∆=λ (12-1)上式表明，只要测出d ，、D 和ΔX ，就可算出光波波长。

由于干涉条纹宽度ΔX 很小，必须使用测微目镜进行测量．两虚光源间的距离d ，可用一已知焦距为f 的会聚透镜L ，置于双棱镜与测微目镜之间,如图12-3所示，由透镜两次成像法求得．只要使测微目镜到狭缝的距离大于4f ，前后移动透镜，就可以在透镜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，其中之一为放大的实像，另一个为缩小的实像．如果分别测得两放大像的间距1d ，和两缩小像的间距2d ，则根据下式 d= 21d d (12-2)即可求得两虚光源之间的距离d ．图12-3 双棱镜干涉实验装置图12-2 双棱镜B 外形结构图【实验装置】本实验装置由双棱镜、测微目镜、光具座、线光源和透镜等组成。

实验报告-用双棱镜测钠光波长
实验目的：通过实验测量钠光波长，探究双棱镜的原理和应用。

实验器材：双棱镜、汞灯、钠灯、光屏、测微仪、电源、底座。

实验原理：当光线从空气中斜入双棱镜时，会发生折射和偏振，形成两条偏振光线，形成双棱镜的一级光谱。

经过双棱镜的光线被聚集到光屏上，在光屏上产生红色和蓝色的彩色条纹。

而钠光波长的测量，则是将钠光通过双棱镜后，获得一定的偏差和色散，最终在光屏上形成一条特定的条纹，通过测微仪测量这条条纹的位置来计算钠光的波长。

实验步骤：
1. 开始实验前先将实验室中其他设备的光源关闭，保证实验环境光线暗淡；
2. 将汞灯和钠灯分别放在两侧位置，用电源分别对两个灯泡进行加热；
3. 调整光源高度和位置，使两个光源发出的光线分别接近垂直的线性传播；
4. 把两个光源射向双棱镜，观察在光屏上产生的条纹；
5. 观察并测量光屏上的特定条纹的位置，并记录下光的波长；
6. 切换至钠灯光源并重复上述步骤，测量得到钠光的波长。

实验注意事项：
1. 实验中光线极度重要，需细心调整光源位置和方向；
2. 双棱镜的选择及调整也对实验效果有较大影响；
3. 测微仪的读数需要注意精度，尤其是小数点后面几位。

实验结果：
根据实验结果，我们得到了双棱镜光谱中钠光的波长为589nm，较为准确。

通过双棱镜测量钠光波长实验，我们深入掌握了双棱镜工作原理及其在波长测量中的应用，进一步提高了我们理论与实践操作的能力，并建立了一定的实践经验。

同时，实验结果有一定的参考意义，可供其他学科和研究工作的需要使用。