双棱镜干涉实验

实验25-2 双棱镜干涉[实验目的]1．观察分波阵面干涉—双棱镜干涉现象并研究其定性规律。

2．掌握用干涉法测定钠光灯波长，学习测微目镜的使用，并对测量结果的不确定度进行评定。

[实验仪器]光具座、钠光灯、狭缝、双棱镜、测微目镜、凸透镜等。

[实验原理]双棱镜干涉实验在光具座上进行。

图25-1是本实验的装置和光路俯视简图。

从钠光灯M 发出的单色光照亮狭缝S ，S 作为次级光源照射到双棱镜B 上。

双棱镜是由两个很小的锐角（约0.5º~1º）和一个很大的钝角（约178º~179º）构成的三棱镜。

经过双棱镜后光被折射成两束，即光的波阵面经过双棱镜后被分成前进方向不同的两部分，这两部分波阵面如同从两个虚光源S 1 、S 2 直接发出。

S l 、S 2 即为相干光源，在它们各自发出光束的重叠区域就会产生干涉现象，利用测微目镜F 观察和测量重叠区域内干涉条纹的分布。

本实验中，任意相邻两明（或两暗）条纹.的间距为λd D x =∆两虚光源之间的距离d 可用二次成像法测量。

在双棱镜和测微目镜之间放一凸透镜L ，设凸透镜的焦距为f 0 ，在狭缝与双棱镜的距离小于2f 0 ，狭缝与测微目镜分划板之间的距离D > 4 f 0 ，狭缝、双棱镜和测微目镜位置不变的条件下，只移动凸透镜，当分划板上分别出现两个虚光源的缩小像和放大像时，分别测出两虚光源像之间相应的间距d 1 和d 2 ，则虚光源的间距21d d d =图25-1[实验内容及步骤]一、调整光路。

二、研究双棱镜干涉的定性规律。

三、用测微目镜测量干涉条纹的间距。

四、测量两个虚光源之间的距离d。

[数据表格及数据处理]表25-1用测微目镜测量干涉条纹的间距单位：mmD=0.5654m，Δm(D)=0.5×10-3 m，Δm(Δx)=Δm(d)=0.001mm。

表25-2测量两个虚光源之间的距离d单位：mmnm 94.586m 1094.5865654.010114.010911.2933=⨯=⨯⨯⨯=∆⋅=---D x d λm 1029.03105.03)()()(33--⨯=⨯=∆==D D u D u m B()()()[]mm1036.0001.0001.00001.00001.0301561)(32222612-=⨯=+-++-++-⨯=⨯=∆∑i iA x u ν mm 1058.03001.03)()(3-⨯==∆∆=∆x x u m Bmm 1068.0)1058.0()1036.0()()()(3232322---⨯=⨯+⨯=∆+∆=∆x u x u x u B A()()[]mm1036.0001.00001.0001.0001.00301561)(22222612-=⨯=++-+-++⨯=⨯=∑i i A d u ν mm 1058.03001.03)()(3-⨯==∆=d d u m Bmm 1068.0)1058.0()1036.0()()()(332322---⨯=⨯+⨯=+=d u d u d u B A%5.000512.0911.21058.0114.01058.05654.01029.0)()()()(232323222≈=⎪⎪⎭⎫⎝⎛⨯+⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯+⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯=⎥⎦⎤⎢⎣⎡+⎥⎦⎤⎢⎣⎡∆∆+⎥⎦⎤⎢⎣⎡=---d d u x x u D D u u cr λ nm 3005.300512.094.586)()(≈=⨯=⋅=λλλcr c u unm )3587()(±=±=λλλc u。

双棱镜干涉采用分波阵面的方法，可以获得相干光源，双棱镜颇具有代表性。

虽然在激光出现之后，设法获得相干光源的工作已不如早期那样的重要，但双棱镜干涉在实验构思及装置调整等问题上仍然具有重要意义。

【实验目的】1．了解双棱镜干涉装置及光路调整方法；2．观察双棱镜干涉现象并用它测量光波波长；3．利用CDD 成像系统观测双棱镜干涉条纹，学习对CCD 成像系统进行长度单位定标；4．学习测微目镜的使用及测量。

【实验原理】1．双棱镜干涉原理双棱镜可看作是由两个折射棱角α 很小（小于1°）的直角棱镜底边相接而成。

借助于双棱镜可使从光源S 发出的光的波阵面沿两个不同方向传播。

相当于虚光源S 1及S 2发出的两束相干光。

在两束光交迭空间的任何位置上将有干涉发生，在该区域内可以接受并观察到干涉条纹。

双棱镜干涉条纹间距的计算方法，与扬氏双缝干涉的计算方法相同。

在图2中，若S 1和S 2发之间的距离为d ，S 至观察屏的距离为D （当用测微目镜代替屏进行观察时，则为S 至目镜的可动分划板间的距离），P o 为屏上与S 1及S 2等距离的点，在该点处两束光波的光程差也为零，因而两波相互加强而成零级的亮条纹。

在P o 点的两边还排列着明暗相间的干涉条纹。

设S 1和S 2到屏上距P o 点的距离为x k 的P k 点的光程差为δ ，当D >> d 、D >> x 时，有d D x k =δ （1）根据相干条件，当光程差 δ 满足：)2(2λδk ±=时，即在λk dD x ±=处（k = 0、1、2 …），产生亮条纹； )12()2)(12(−±=−±=k dD x k 时，即在λδ（k = 1、2…），产生暗条纹。

这样，两相邻亮条纹的距离为λd D x x x K K =−=Δ+1 （2）如果测得D ，d 及x Δ便可由（2）式求出 λ 值。

2．测量两虚光源之间的距离 D 是两虚光源之间的距离，因而不能用直接的比较方法测得，但它们相当于两个发光点，它们之间的距离可用透镜成像的规律进行测量，常用的方法有物距像距法（略）和共轭法。

双棱镜干涉测波长资料双棱镜干涉是一种常见的光学干涉实验，通过使用两个棱镜来创建和测量光的干涉条纹，从而测量光波的波长。

以下是双棱镜干涉测波长的一些资料。

一、实验原理双棱镜干涉实验的原理是利用两个棱镜来拆分和重新组合光波，从而在空间中产生干涉现象。

当光通过棱镜时，会被折射并偏转一定的角度。

通过调整两个棱镜之间的距离和角度，可以使得从两个棱镜出来的光波在空间中产生干涉现象，形成明暗交替的干涉条纹。

干涉条纹的间距与光波的波长有关，可以根据干涉条纹的间距来计算光波的波长。

具体来说，假设两个棱镜之间的距离为d，棱镜的折射率为n，入射光的角度为θ，则干涉条纹的间距可以表示为：Δx = λ × n / (2 × sinθ)其中，λ为光波的波长，n为棱镜的折射率，θ为入射光的角度。

二、实验步骤1.准备实验器材：两个相同尺寸的三棱镜、单色光源（如激光笔）、角度计、尺子、实验用的记录纸和笔等。

2.将两个棱镜放置在一张记录纸上，调整两个棱镜之间的距离和角度，使得从两个棱镜出来的光波在空间中产生干涉现象，形成明暗交替的干涉条纹。

3.用单色光源（如激光笔）照射棱镜，使光线垂直于棱镜的平面。

调整光源与棱镜的距离，使得光线可以通过棱镜并照射到干涉条纹上。

4.用角度计测量入射光的角度，并记录下来。

5.用尺子测量干涉条纹之间的距离，并记录下来。

6.改变光源与棱镜的距离或调整棱镜之间的角度，重复步骤2至步骤6，得到多组数据。

7.利用上述公式计算光波的波长，并求出平均值。

三、注意事项1.在实验过程中要保持安静，避免由于环境的干扰而影响实验结果。

2.确保两个棱镜之间的距离和角度调整准确，以免影响干涉条纹的形状和间距。

3.在测量角度和干涉条纹间距时要准确细致，避免误差过大。

4.在使用激光笔等光源时要注意安全，避免直射眼睛或照射易燃物品。

5.在计算光波波长时要根据多组数据求平均值，以提高结果的准确性。

四、实验结果分析根据实验数据，利用上述公式可以计算出光波的波长。

双棱镜干涉菲涅耳双棱镜实验是一种分波阵面的干涉实验，实验装置简单，但设计思想巧妙。

它通过测量毫米量级的长度，可以推算出小于微米量级的光波波长。

1881年菲涅耳用双棱镜实验和双面镜实验再次证明了光的波动性质，为波动光学奠定了坚实的基础 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. 学会用双棱镜测定光波波长。

二、实验仪器双棱镜、扩束镜、辅助透镜(两片)，测微目镜、光具座、白屏、激光光源三、实验原理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A 较小(一般小于1︒)(如图1)。

从激光器S 发出的光经扩束镜到达狭缝S ，使S 成为具有较大光亮度的线状光源。

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柱波。

通过双棱镜观察者两束光，就好像它们是由虚线光源1S 和2S 发出的一样，故在两束光相互交叠区域1P ，2P 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P 上观察到平行于狭缝的等间距干涉条纹如(图2)。

将白屏放到1P 、2P 区域中的任何位置，均可以看到明暗交替的干涉条纹。

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(近似的在光源狭缝S 的平面内)至观察屏P 的距离，若观察屏中央O 点与1S 、2S 的距离相等，则由1S 、2S 射束的两束光的光程差等于零，在O 点处两光波互相加强，形成中央明条纹；其余的明条纹分别排列在O 点的两旁。

假定Q 是观察屏上任意一点，它离中央点O 的距离为x 。

在'd d =时，121Δ'S S S 和ΔSOQ 可看做相似三角形，且有δ'xd d=(因QSO ∠很小，可用直角边d 代替斜边)，当 'δλx d k d ==(0,1,2,3k =±±±…）或 λ'dx k d ==(0,1,2,3k =±±±…）则两光束在Q 点相互加强，形成明条纹。

实验十三双棱镜干涉一、实验目的（一）观察双棱镜干涉现象；（二）利用双棱镜干涉测定单色光的波长。

二、实验器材氦氖激光器（1套）扩束透镜（f=5cm）（1个）双棱镜（1个）读数显微镜（1台）透镜夹（3个）光具座（1付）小灯（1个）太阳眼镜（1付）光屏（1个）三、实验原理与仪器描述观察光波干涉现象的方法很多，双棱镜干涉是其中之一。

双棱镜是一块表面光滑。

顶角接近于180°的玻璃棱镜，其顶端的直线称为双棱镜的脊，两侧的表面称为棱面，双棱镜干涉的实验装置如图13-1所示。

图13-1 双棱镜干涉光路图从激光光管发出的单色光经扩束透镜扩束后入射在双棱镜的两个棱面上，经棱镜的折射后分成两束光A1A2和B1B2。

在A2B2之间的区域内，这两束光互相叠加而形成干涉。

由于激光束有很好的平行性，通过扩束透镜后的光必会聚于透镜的后焦点F上，因此，可以认为入射双棱镜的光束是从位于F的点光源S发射出来的。

将A1A2向后延长，其交点S1就是由双棱镜造成的S的虚像点。

同样，B1B2向后延长的交点S2也是S的虚象点，由此可以看到，这里的双棱镜干涉相当于以S1和S2为双孔的杨氏干涉。

我们知道杨氏干涉在屏上形成明暗相间的条纹，相邻两亮条纹或相邻两暗条纹之间的距离为(13-1)式中d是两个虚光源（相当于杨氏干涉实验的两个小孔）S1和S2之间的距离，D是虚光源与光屏的距离，λ是光源的波长，由几何光学可推得以下结果：D=L1+L2 (13-2)d=L1 (13-3)=（n-1）（π-） (13-4) 上式由双棱镜玻璃的折射率n和双棱镜顶角（以弧度为单位）所决定，可称为双棱镜常数。

假设我们测得第一条暗纹至第K+1条暗纹的距离是L K，则相邻两暗纹的距离为(13-5)将（13-2）、（13-3）、各式代入（13-1）式，得到(13-6) 本实验通过测量干涉条纹的距离及各光学元件在光路中的位置，间接测出氦氖激光的波长。

四、实验方法与步骤（1）按图13-1在光具座上顺次摆好各器件。

实验二十九双棱镜干涉一．实验目的1．掌握获得双光束干涉条纹的一种方法，进一步理解光的干涉本质。

2．学习一种测量光波波长的方法。

3．学会测微目镜的使用。

二．实验仪器光具座、测微目镜、钠光灯及电源、双棱镜、透镜、狭缝三．实验原理产生光的干涉现象需要用相干光源，即用频率相同、振动方向相同和位相差恒定的光源。

为此，可将由同一光源发出的光分成两束光，在空间经过不同路径，会合在一起而产生干涉。

分光束的方法有分波阵面和分振幅两种：双棱镜干涉属于前类；薄膜干涉属于后类。

双棱镜是由两个折射角极小的直角棱镜组成的。

借助棱镜界面的两次折射，可将光源（狭缝）发出的光的波阵面分成沿不同方向传播的两束光。

这两束光相当于由虚光源S1、S2发出的两束相干光（如图所示）。

于是它们在相重叠的空间区域内产生干涉。

将光屏插进上述区域中的任何位置，均可看到明暗相间的干涉条纹。

可以证明，相邻两明（或暗）条纹间的距离为：ΔX＝X k+1－X k＝(D/d)λ式中：D为狭缝到观察屏的距离；d为两虚光源之间的间距；λ为入射光波波长。

上式表明，只要测出d、D和ΔX，就可算出光波波长λ。

四．实验内容及步骤1．调整光路并定性观察双棱镜干涉现象及其特点。

实验的光路装置如图所示。

先用单色光均匀照亮狭缝，利用狭缝所获得的柱面波射向双棱镜，并使其均匀照亮棱脊部位，然后依次作如下调整并观察：（1）按照同轴等高的要求，调整光源（若用激光作光源需加扩束镜）、单缝、双棱镜、2L：光源（钠光灯）；L1：扩束镜（用钠光灯时取消）；S：狭缝；B：双棱镜；L2：透镜；Q：光屏；F：测量目镜双棱镜干涉实验装置（2）使单缝的取向与棱脊平行并同时垂直于光具座。

（3）逐渐减小单缝的宽度，使能看清干涉条纹（条纹不能太窄，否则视场太暗，以致看不清干涉条纹）。

反复调整单缝的取向和宽度，直到干涉条纹清晰为止。

（4）缓慢调整单缝与双棱镜间的距离，观察干涉条纹疏密程度的变化，找出这种变化的定性规律，并作出解释。

双棱镜干涉实验目的(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。

实验方法原理双棱镜干涉实验与双缝实验、双面镜实验等一样，都为光的波动学说的建立起过决定性作用，同时也是测量光波 波长的一种简单的实验方法。

双棱镜干涉是光的分波阵面干涉现象，由 S 发出的单色光经双棱镜折射后分成两列，相当 于从两个虚光源 S 1和 S 2射出的两束相干光。

这两束光在重叠区域内产生干涉，在该区域内放置的测微目镜中可以观察 到干涉条纹。

根据光的干涉理论能够得出相邻两明（暗）条纹间的距离为 ∆x = d Dλ ，即可有λ =d ∆x 其中 d 为两 D个虚光源的距离，用共轭法来测，即 d = ；离距的镜目微实验步骤(1) 仪器调节 ① 粗调d 1d 2；D 为虚光源到接收屏之间的距离，在该实验中我们测的是狭缝到测 。

量测镜目微∆测 x 由，小很将缝的位置放好，调至坚直，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。

② 细调根据透镜成像规律用共轭法进行调节。

使得狭缝到测微目镜的距离大于透镜的四倍焦距，这样通过移动透镜能够在 测微目镜处找到两次成像。

首先将双棱镜拿掉，此时狭缝为物，将放大像缩小像中心调至等高，然后使测微目镜能够接收到两次成像，最后放入双棱镜，调双棱镜的左右位置，使得两虚光源成像亮度相同，则细调完成。

各元件中心基本达到同轴。

(2) 观察调节干涉条纹调出清晰的干涉条纹。

视场不可太亮，缝不可太宽，同时双棱镜棱脊与狭缝应严格平行。

取下透镜，为方便调节可先将测微目镜移至近处，待调出清晰的干涉条纹后再将测微目镜移到满足大于透镜四倍焦距的位置。

(3) 随着 D 的增加观察干涉条纹的变化规律。

(4) 测量① 测量条纹间距 ∆x② 用共轭法测量两虚光源 S 1和 S 2的距离 d③测量狭缝到测微目镜叉丝的距离 D 数据处理测∆x数据记录条纹位置次数起始位置 a 终了位置a′被测条纹数mm|a-a′|∆x1 2 3 4 5 6 8.0953.5548.0303.5508.1843.5933.5758.0353.5738.1003.6808.0801010101010104.5204.4814.4574.5504.5044.4870.45200.44810.44570.45500.45040.4487x= 0.44998mm测 d 数据记录mm次数放大像间距 d1a1a1′缩小像间距d2|a1-a1′|a2a2′|a2-a2′|1 2 3 4 5 6 7.5605.7717.5385.7557.5205.7355.7747.5615.7667.5495.7537.5151.7861.7901.7721.7941.7671.7807.3576.9337.3816.9107.3556.9516.9657.3606.9687.3306.9407.3600.4100.4280.4130.4200.4150.409d1= 1.7915mm；d2= 0.4158mm测 D 数据记录mm狭缝位置 b1(1) ∆x的不确定度测微目镜差丝位置b′660∆D=|b-b′|659u A( ) = 0.001329mm；( ) 2 2 u B( ) = 仪3 = 0.005770mm；u u A( x) + u x0.005921mm。