双棱镜测钠黄光波长(精)

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。

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。

用双棱镜测钠黄光波长双棱镜是光学实验中常用的一种光学元件，其在测量光谱的实验中有着重要的应用。

本文将介绍如何用双棱镜测量钠黄光波长。

实验原理钠黄光是一种特殊的光线，其具有明显的D1线和D2线双峰谱线。

这种光线可以通过采用特定的谱线发射器产生。

当钠原子被加热时，其电子会从低能级跃迁到高能级，形成第一激发态。

在该激发态中，电子会在不同能级之间跃迁，释放出能量，从而产生特定的谱线。

其中，D1线和D2线对应的波长分别为589.0纳米和589.6纳米。

在实验中，我们将钠黄光通过进一步的衍射和干涉，通过双棱镜将其分离成不同的光谱线，然后通过测量这些光谱线的相对强度和角度，计算出其中心的波长。

实验器材•钠黄光谱线发射器•显微镜•双棱镜•接口板•狭缝光阑•白色背景板•分光计实验步骤1.将钠黄光谱线发射器放置在接口板上，并将其加热至适当温度。

此时，发射器会释放出钠黄光。

2.将一块白色背景板置于光路中。

3.调整狭缝光阑，使其可以让光线通过。

将发射器对准光阑，并通过显微镜调整其位置，使其保持在阑口中心，并调整至能够看到充分明亮的光点。

4.将双棱镜放置于狭缝光阑的后侧。

5.调整分光计的角度，使其可以看到光谱线的明亮点在直视的分光计小孔中心，具体可参照所附图示。

6.使双棱镜的边缘与发射器光斑连线垂直，并使光线通过双棱镜，将钠黄光线分解成D1线和D2线两个谱线。

具体可参照所附图示。

7.用显微镜观察直视分光计的视场，同时通过叉杆无法调整分光计位置，保持目镜和望远镜平行于光台，采集到D1和D2两个光点的图像。

8.测量两个波长线的次级光距，得到角度$\\theta_1$和$\\theta_2$。

9.根据双棱镜的入射角和折射角公式，计算得到D1和D2波长的数值。

10.计算两个波长线的平均波长。

实验注意事项1.在进行实验时，要注意使用调节优质的设备，并且实验环境干净整洁，以确保实验结果的准确性。

2.在进行实验时，要注意避免手部和其他物体在观察器件旁，以免引起误差。

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。

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。

实验名称用双棱镜干涉测光波波长1、进一步掌握同轴等高光路的调节方法。

2、观察双棱镜产生的双光束干涉现象，进一步认清光的波动特性。

3、学会用双棱镜测量钠光波长的方法。

1、掌握同轴等高光路的调节方法。

2、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。

理论联系实际；实验观察与比较；精讲与指导讨论相结合。

3个学时一、前言法国科学家菲涅耳（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。

二、教学目的1、进一步掌握同轴等高光路的调节方法。

2、观察双棱镜产生的双光束干涉现象，进一步认清光的波动特性。

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。

三、教学重、难点1、掌握同轴等高光路的调节方法。

2、掌握用驻波法和相位比较法测超声波波长的方法。

四、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。

菲涅耳利用如图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。

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。

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 ='。

【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。

实验报告-用双棱镜测钠光波长83634一、实验目的本实验旨在通过用双棱镜测量钠光波长的方法，掌握双棱镜原理及其对光的分离、折射、反射等特性的理解，进一步学习和理解波长的测量原理和方法。

二、实验原理1. 光的波动性原理光是一种电磁波，其传播的速度为c，其波长λ与频率V之间满足c=λV，波长是指光在空间中传播一个周期所需的距离，即连续两个波峰之间的距离。

2. 双棱镜的原理双棱镜是一种特殊的棱镜，具有两个相邻的棱面，且夹角很小。

当光线通过棱镜时，因为光在两棱面之间的折射和反射，会形成两条偏向两个方向的光线，即分光现象。

由于不同波长的光在介质中的折射角度不同，所以通过双棱镜分光后的光线就会呈现出不同的彩色。

3. 钠灯的原理钠灯是一种产生黄色光的光源，其内部的钠元素会在激发状态下发出波长为589.0 nm和589.6 nm的黄光，并且该波长的黄光波长较稳定，因此被广泛用作校准其他仪器的基准。

4. 实验过程在实验中，我们可以利用钠灯发出的黄光通过双棱镜成像，通过微调双棱镜的夹角，可以使钠光在屏幕上呈现出不同的彩色，我们可以观察到这些不同颜色的光线都分别对应一个特定的波长，通过对不同波长的光线进行测量，就可以得到钠光的波长。

三、实验步骤1. 准确地设置好实验仪器并点亮钠灯。

2. 调整微调器使得双棱镜的夹角为10度左右。

3. 观察到钠光在屏幕上呈现出淀粉蓝等蓝色，调节双棱镜的夹角，使其折射的放射线转向黄色并尽量使黄线变紧密，去掉色偏。

记录下此时双棱镜角度α和屏幕上黄色条纹的位置。

4. 以同样的方式重复步骤3，观察到黄色条纹变化到橙色，以及橙色变到深红色时的双棱镜角度α和对应点的屏幕位置。

5. 根据步骤3和4中的数据，计算三个颜色的波长并比较它们的误差。

四、实验结果在实验中，我们得到了以下数据：黄色：α=59.4°，位置为4.15 cm计算得到三个波长分别为：黄色：584.18 nm橙色：590.99 nm根据该实验的预期得到理论值：深红色：Na接近的291.17nm通过比较实测值和理论值，可以得到误差如下：黄色: -0.994%深红色: 110.684%通过本实验，我们了解了双棱镜的分光原理和波长的测量方法，并通过实验得到了钠光的三个波长值。

用双棱镜测钠黄光波长_不确定度论文导读:：在双棱镜测钠黄光波长实验中，单一的实验方法都有一定的不足或缺陷，为提高实验精度，指明不确定的来源和影响，现将一次成像法和二次成像法相结合，分别对数据处理和不确定度分析进行了比较和说明。

之后用二次成像的共轭性对源像距离进行修正，可以提高实验的准确度，实验结果得到了较好好的改进。

论文关键词：双棱镜，一次成像法，二次成像法，虚光源，不确定度1 引言法国科学家菲涅耳（AugustinJ.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。

但是由于实验操作难度大，实验参数的系统误差也较难消除，单一的实验方法都有一定的不足或缺陷不确定度，为提高实验精度，一直是大家探讨的，本文通过常用的一次成像法和二次成像法相结合，对数据进行分析，进行了不确定度的计算。

并用共轭性对虚光源（狭缝S）至观察处之距离进行修正，得到良好效果。

2 实验仪器及原理2.1实验原理和实验仪器双棱镜干涉实验是波动光学重要实验之一，可用来测光波波长[1]。

干涉原理如图1所示，本实验中是用双棱镜来产生“相干光源”的。

图1 原理图由双棱镜干涉条件，钠光灯发射的黄色光经单缝而成线光源，光从发出经双棱镜后，形成二虚光源、，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不确定度，由此可得[2]：（1）其中：：光源之波长。

：虚光源、间距，用一次成像法或二次成像法定出。

：干涉条纹的间距，由和决定，可由测微目镜测量求出,根据实际情况选择合适的条纹宽度和条数，本次实验中我们每次测量8条，测量3次龙源期刊。

：虚光源（狭缝S）至观察处之距离，可由光具座标尺读数读出；2.2虚光源、间距图2 虚光源测量测量两虚光源间的距离，如图2所示。

保持狭缝、双棱镜和测微目镜位置不动，之间放上凸透镜（焦距），调节凸透镜，使其光轴与原各仪器光轴重合。

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 ='。