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光学作用的原理和应用实验一、光学作用的原理光学作用是光在物质中传播时发生的各种现象，包括折射、反射、散射、色散等。
这些现象都可以通过理解光的传播特性和物质的结构来解释和研究。
1. 折射折射是光从一种介质传播到另一种介质时改变传播方向的现象。
它的原理可以通过斯涅尔定律来描述，即折射角和入射角的正弦比等于两种介质的折射率之比。
折射现象在实际生活中广泛应用，例如光纤通信、眼镜的设计等。
2. 反射反射是光从界面上的物体上弹回的现象。
根据菲涅耳反射定律，入射角等于反射角，反射光线与入射光线在界面上的法线平面相同。
反射在镜面、光学镜、反光镜等器件的制造和应用中起着重要作用。
3. 散射散射是光在物质中传播时遇到小的粒子或不均匀结构而改变传播方向的现象。
散射是蓝天的原因之一，也是太阳光在云层中形成彩虹的基础。
4. 色散色散是光在通过不同材料时，由于材料对不同波长的光的折射率不同而产生的色彩分离现象。
例如，光通过一个三棱镜时，不同波长的光会分别折射出来，形成连续的颜色谱。
二、光学作用的应用实验光学作用的原理对于光学实验的设计和应用至关重要。
以下是一些常见的光学实验及其应用。
1. 反射实验反射实验可以通过使用平面镜和倾斜的物体来研究光的反射原理。
通过调整物体和镜子的位置，可以观察到镜面中的物体和其倒影的关系。
这个实验可以帮助我们理解镜面反射的规律，以及在设计光学镜和反光镜时的应用。
2. 折射实验折射实验可以通过使用透明材料和光源来研究光的折射原理。
例如，使用一个三棱镜，可以观察到光经过三棱镜折射成不同颜色，并且产生连续的光谱。
3. 干涉实验干涉实验可以通过使用光的波动性质来研究光的干涉原理。
例如，可以使用干涉仪观察到光的干涉条纹，从而研究光的波动性质。
干涉实验在光学仪器的设计和应用中起着重要作用。
4. 散射实验散射实验可以通过使用光源和微粒来研究光的散射原理。
例如，可以使用一个激光束和一些微小的颗粒，通过观察散射的光来研究光的传播特性和微粒的影响。
报告(操作性实验)课程名称:应用光学实验题目:薄透镜焦距测量与光学系统基点测量指导教师：班级：学号：学生姓名:一、实验目得1、学会调节光学系统共轴。
２、掌握薄透镜焦距得常用测定方法。
３、研究透镜成像得规律。
４、学习测定光具组基点与焦距得方法二、仪器用具１、光源(包括LED,毛玻璃等)2、干板架3、目标板4、待测透镜(Φ5０、０，f75、0mm)5、反射镜６、二维调节透镜/反射镜支架7、白屏8、节点器(含两Φ40透镜,ｆ200与f ３50)三、基本原理1、自准直法测焦距如下图所示,若物体正好处在透镜Ｌ得前焦面处,那么物体上各点发出得光经过透镜后,变成不同方向得平行光，经透镜后方得反射镜M把平行光反射回来,反射光经过透镜后，成一倒立得与原物大小相同得实象,像位于原物平面处。
即成像于该透镜得前焦面上。
此时物与透镜之间得距离就就是透镜得焦距,它得大小可用刻度尺直接测量出来。
L M图1、2 自准直法测会聚透镜焦距原理图2、二次成像法测焦距由透镜两次成像求焦距方法如下:图1、3 透镜两次成像原理图当物体与白屏得距离时,保持其相对位置不变,则会聚透镜置于物体与白屏之间,可以找到两个位置,在白屏上都能瞧到清晰得像.如上图所示,透镜两位置之间得距离得绝对值为，运用物像得共扼对称性质，容易证明：上式表明:只要测出与,就可以算出.由于就是通过透镜两次成像而求得得，这种方法称为二次成像法或贝塞尔法．这种方法中不须考虑透镜本身得厚度,因此用这种方法测出得焦距一般较为准确．３、主面与主点若将物体垂直于系统得光轴,放置在第一主点Ｈ处,则必成一个与物体同样大小得正立得像于第二主点H'处,即主点就是横向放大率β＝＋１得一对共轭点。
过主点垂直于光轴得平面,分别称为第一与第二主面,如图１中得MH与M'Ｈ＇。
４、节点与节面节点就是角放大率γ=+1得一对共轭点。
入射光线(或其延长线)通过第一节点Ｎ时,出射光线(或其延长线)必通过第二节点N ＇,并于N 得入射光线平行(如图所示)。
一、实验背景光学作为一门研究光现象及其应用的学科，在现代科技领域具有广泛的应用。
近年来，随着科技的飞速发展，光学领域也涌现出许多创新性的研究成果。
为了提高自身对光学知识的理解和应用能力，我们开展了一系列光学创新小实验。
以下是本次实验的详细报告。
二、实验目的1. 通过实验，加深对光学原理的理解和掌握；2. 培养创新思维和动手能力；3. 提高团队协作能力；4. 探索光学在实际应用中的可能性。
三、实验内容本次实验主要围绕以下四个光学现象展开：1. 光的折射；2. 光的全反射；3. 光的干涉；4. 光的衍射。
四、实验步骤及结果1. 光的折射实验（1）实验步骤：将一束光线从空气射入水中，观察光线在水中的传播情况，并记录下入射角和折射角。
（2）实验结果：根据斯涅尔定律，入射角和折射角之间存在一定的关系，即n1sinθ1=n2sinθ2。
通过实验，我们验证了斯涅尔定律的正确性。
2. 光的全反射实验（1）实验步骤：将一束光线从空气射入水中，调整入射角，观察全反射现象的发生。
（2）实验结果：当入射角大于临界角时，光线在水中发生全反射。
实验结果符合全反射定律。
3. 光的干涉实验（1）实验步骤：利用双缝干涉实验，观察干涉条纹的形成，并记录下条纹间距。
（2）实验结果：根据干涉条纹的间距公式Δx=λL/d，我们可以计算出光的波长。
实验结果与理论值相符。
4. 光的衍射实验（1）实验步骤：将一束光线通过狭缝，观察光在屏幕上的衍射现象，并记录下衍射条纹的间距。
（2）实验结果：根据衍射条纹的间距公式Δx=λL/a，我们可以计算出光的波长。
实验结果与理论值相符。
五、实验总结通过本次光学创新小实验，我们不仅加深了对光学原理的理解，还培养了创新思维和动手能力。
以下是本次实验的收获：1. 理解了光的折射、全反射、干涉和衍射等基本光学现象；2. 掌握了斯涅尔定律、全反射定律、干涉条纹间距公式和衍射条纹间距公式等基本理论；3. 培养了创新思维和动手能力，提高了团队协作能力；4. 激发了对光学领域研究的兴趣，为今后深入学习光学奠定了基础。
光学光的干涉与衍射应用实验引言：光学是研究光的传播和变化规律的学科，而光的干涉与衍射是光学中重要的现象之一。
在本实验中，我们将通过实际操作，探索光的干涉与衍射的应用。
实验一：杨氏双缝干涉实验实验目的：通过杨氏双缝实验，观察和研究光的干涉现象，探索双缝干涉中干涉条纹的形成和特性。
实验装置和步骤：1. 准备一块狭缝宽度为a的透明玻璃板，并使其垂直于光路放置。
2. 将两个狭缝宽度都为d的平行细缝垂直于光路并固定在透明玻璃板上。
3. 将该装置置于准直的光源前方，并调节光源位置使光经过两个狭缝后垂直入射。
4. 在观察屏幕上放置一张感光底片或光敏纸，使其与光源和双缝装置垂直，并与屏幕保持一定距离。
5. 打开光源，记录下屏幕上出现的干涉条纹，并测量条纹之间的间距。
实验结果：经过实验观察和数据记录后，我们得到了一系列关于双缝干涉的实验结果。
我们可以发现，干涉条纹的间距与狭缝之间的距离、波长等因素有关。
同时，我们还可以观察到干涉条纹的明暗交替，这是由光的波动性导致的。
实验二：菲涅尔衍射实验实验目的：通过菲涅尔衍射实验，观察和研究光的衍射现象，探索衍射现象在不同条件下的变化规律。
实验装置和步骤：1. 准备一块狭缝宽度为a的透明玻璃板，并使其垂直于光路放置。
2. 将一个孔径较大的透镜放置在透明玻璃板前方，调节透镜位置使透光孔径正好覆盖住狭缝。
3. 将该装置置于准直的光源前方，并调节光源位置使光经过透镜后垂直入射。
4. 在观察屏幕上放置一张感光底片或光敏纸，使其与光源保持一定距离并与屏幕保持一定距离。
5. 打开光源，记录下屏幕上出现的衍射图样，并测量图样上各点的明暗。
实验结果：通过菲涅尔衍射实验，我们观察到了典型的衍射图样。
通过记录和测量，我们可以发现衍射图样中的明暗变化与光的波动规律密切相关。
同时，我们还可以观察到衍射现象在不同条件下的变化，如孔径大小、入射角度等的变化都会对衍射图样产生影响。
实验三：干涉衍射的应用实验目的：在实验中探索光的干涉与衍射的应用，并了解干涉与衍射在光学仪器中的重要作用。
光学实验中的干涉技术应用光学实验是研究光的性质和现象的重要手段之一，而干涉技术则是光学实验中不可或缺的关键技术之一。
干涉是指两个或多个光波相互叠加而形成干涉图样的现象。
在实验中，干涉技术被广泛应用于测量和研究光波的性质，进一步拓展了我们对光学的认识。
首先，干涉技术在干涉条纹的研究中起着重要作用。
干涉条纹是指由两个或多个光波相互叠加形成的明暗相间的条纹。
通过观察和研究干涉条纹的图样和变化规律，我们可以推断光波的相位差和光的传播特性。
例如，杨氏双缝干涉实验使用两个狭缝来产生干涉条纹，通过观察条纹的间隔和形态，我们可以推断出光的波长和传播速度。
这种方法在测量光波特性和验证光的波动性的研究中有广泛的应用。
其次，干涉技术在光波的相位差测量中发挥着重要的作用。
相位差是指两个光波之间的相位差异。
在实验中，通过测量干涉条纹的间隔或移动，我们可以计算出光波的相位差。
例如，朗道棱镜干涉仪利用平行光通过棱镜后的两次折射和反射，形成干涉条纹，通过测量条纹的位移，我们可以计算出两束光波的相位差。
这种方法在测量光波相位差、薄膜厚度和折射率等相关参数的研究中具有重要的应用价值。
此外，干涉技术在光学成像中也有着广泛的应用。
例如，干涉仪镜头通过光波的干涉原理，可以将目标物体的光波分成两路，经过不同的路径传播后再次叠加，产生干涉图样。
通过观察和分析这些干涉图样，我们可以获得目标物体的形状、大小和表面形貌等信息。
这种干涉成像技术在精密测量和光学显微镜等领域有着广泛的应用。
最后，值得一提的是，干涉技术在光学通信中也发挥着重要的作用。
光纤通信是一种通过光传输信息的技术，其中使用的光纤材料具有较高的折射率。
在光纤通信中，干涉技术被应用于频分多路复用和相干检测等关键技术中。
通过在发送端将信息编码到光波的相位和强度中，接收端通过干涉技术解码并还原信息。
这种干涉技术在高速光纤通信和光传感技术中具有重要的应用意义。
总而言之，干涉技术在光学实验中的应用十分广泛。
物理实验技术在光学研究中的应用光学是研究光的传播与性质的学科，它是现代科学中一个重要的研究领域。
物理实验技术在光学研究中起着关键的作用，为研究人员提供了丰富的、准确的实验数据，并推动了光学领域的发展。
一、光学实验仪器和设备在光学研究中，各种各样的实验仪器和设备被广泛应用。
例如，激光器是一种重要的光学实验设备，它能够产生高强度、高度定制化的激光束，为研究人员提供了优秀的实验平台。
光谱仪用于分析光的波长、频率和强度，进一步揭示光的性质。
干涉仪和衍射仪等测量仪器则能够测量和分析光的干涉和衍射现象，为研究人员提供了理论验证和实验结果的依据。
二、光学成像技术光学成像技术是光学研究中另一个重要的应用领域。
光学显微镜是最常见的光学成像设备之一，它使用凸透镜或物镜等光学器件对样本进行成像。
借助显微镜，研究人员可以观察到微小的细胞结构和微生物等微观世界。
此外，近年来还出现了一些高级的成像技术，例如荧光显微镜和超分辨显微镜等，它们能够提供更高分辨率和更清晰的图像，有助于深入研究物质的微观结构和功能。
三、激光技术在光学研究中的应用激光技术是现代光学研究中不可或缺的工具。
激光的特点是具有相干性和单色性，能够提供高能量、高光强度的光源。
研究人员可以利用激光束对材料进行切割、焊接和打孔等加工工艺，以满足光学器件的制备需求。
此外，激光还广泛应用于光学测量、光谱分析和光学信号处理等方面。
例如，激光雷达通过测量光的反射和散射，可以实现精确的距离和速度测量，广泛应用于航天、地质勘探和环境监测等领域。
四、光学实验在材料科学中的应用光学实验技术在材料科学中也得到了广泛的应用。
材料的光学性质与材料的结构和组分密切相关，因此研究人员常常使用光学实验仪器来研究材料的组成、结构和性能等。
例如，透射电子显微镜（TEM）和扫描电子显微镜（SEM）等显微观察技术可以提供材料的高分辨率图像，用于研究材料的颗粒大小、缺陷和晶格结构等。
拉曼光谱技术则可以通过光的散射来研究材料的分子结构和振动模式等。
应用光学实验第一部分基础型实验实验1 光组的成像特性一、实验目的1.验证物像位置关系，深入了解透镜成像特性。
2.掌握望远镜、显微镜、复合透镜的组合方法。
3.观察光线在棱镜中传播的情况，并了解各种棱镜的成像特性，熟悉各种棱镜的结构。
二. 实验仪器设备1.六只正透镜、二只负透镜、光具座、一只平行光管、平面反射镜、投影屏。
2.指标、透镜架、透镜、成像屏、光具座、照明系统。
3.在平行光管物镜的物方焦平面上置一块带指标的分划板，分划板通过物镜成像于无穷远，即可在实验室条件下提供“无穷远物体”。
三.实验原理及要求1.实验原理：l和l’分别表示物像距，f’为光组的焦距，则当光组处于空气中时，有：可知，对于具有一定焦距的光组，其像的位置随物体位置的变化而变化，而其相应的横向放大率可表示如下：2. 实验要求取一正透镜使物体（指标）位于①②③④；取一负透镜使物体位于①②③④，分别记录物体经透镜所成像的大小、正倒及位置。
①组合4倍的开普勒望远镜，目镜焦距50mm。
②组合4倍的伽利略望远镜，目镜焦距-50mm。
③组合一显微镜，放大倍率为15倍，目镜焦距为50mm，物镜的共轭距为180mm。
④有限焦距物镜与望远镜的组合（开普勒望远镜）。
⑤二块正、负透镜在间距不变的条件下交换它们的前后位置，分别构成二组组合物镜（）。
⑥观察二个正透镜的组合焦距随间隔的变化规律。
四. 实验任务1.用一块焦距为200mm的正透镜，放在十字物体前，取一块平面反射镜置于透镜前，这时在十字物体旁有一反射像，然后改变透镜和物体之间距离直至反射像清晰，并且物像大小相等，这说明物体已位于透镜的焦平面上，射出平行光，这就在实验室条件下提供了“无穷远物体”，这种方法叫自准直法。
2.组合4倍的开普勒望远镜，先计算出当时物镜的焦距，然后用自准直法使物镜的像方焦点和目镜的物方焦点相重合，即为开氏望远镜。
3.有限焦距物镜与望远镜的组合（开普勒望远镜），在以上组成的开普勒望远镜系统前、后放一块已知焦距的透镜，然后分析放在前后位置的不同情况。
光学光的干涉和衍射的实验验证的实际应用干涉和衍射是光学中重要的现象，通过实验验证这些现象的实际应用有助于深入理解光学原理，并在科学研究和技术发展中发挥重要作用。
本文将重点介绍光的干涉和衍射的实验验证方法以及它们在实际应用中的一些案例。
一、光的干涉实验验证及应用1. 干涉实验验证（正文开始）干涉是指两个或多个光波相互叠加形成明暗相间的干涉条纹的现象。
在干涉实验中，我们可以使用干涉仪器件如劈尖实验仪、双缝干涉仪等来验证干涉现象。
以双缝干涉实验为例，我们可以利用一个光源、一组双缝和一块幕板来进行实验。
当通过光源射出的光线穿过双缝后，将在幕板上形成一系列干涉条纹。
通过观察这些条纹可以验证干涉现象的存在。
2. 干涉实验的应用干涉现象不仅仅是实验室中的一种现象，还有许多实际应用。
以下是其中几个常见的实际应用案例：（案例1）激光干涉仪：激光干涉仪广泛应用于科学研究和工艺生产中，可用于测量长度、表面形貌以及湍流等参数，具有高精度和高稳定性的特点。
（案例2）干涉仪式光谱仪：利用干涉仪的原理，可以将入射光分解成不同波长的光束，并通过衍射光栅进一步分光。
这种光谱仪可广泛应用于化学、物理以及光学等领域的研究中。
二、光的衍射实验验证及应用1. 衍射实验验证衍射是光波在通过遮挡物后，沿着挡板或物体大边缘传播而产生弯曲、扩散或弯折的现象。
通过衍射实验验证可以直观地观察到衍射现象。
例如，我们可以使用一个单缝衍射实验装置来验证衍射现象。
将光线透过一个狭缝，会在狭缝两侧出现一系列的衍射条纹。
观察这些条纹可以验证衍射现象的存在。
2. 衍射实验的应用衍射现象在实际应用中也有许多应用。
以下是其中几个常见的实际应用案例：（案例1）光学显微镜：光学显微镜是一种利用光波衍射现象的观察设备，能够放大和解析微小的物体。
通过光学显微镜，我们能够观察到细胞、细菌、晶体等微观结构，对生物学和医学研究起到了重要作用。
（案例2）光栅：光栅是一种利用光波衍射特性的光学元件。
光学中的折射定律及应用实验光学是研究光的传播、光的性质和光与物质相互作用的学科。
折射是光线从一种介质传播到另一种介质时发生的现象。
折射定律是光学中的一个基本定律，它描述了光在两种介质交界面上的传播规律。
本文将探讨折射定律的背后原理，并介绍一些应用实验。
折射定律由乔万尼·巴蒂斯塔·斯尼尔（Giovanni Battista Snell）在17世纪提出，也称为斯尼尔定律。
它可以用一个简单的数学关系来描述：当光从一种介质传播到另一种介质时，入射角（入射光线与法线之间的夹角）和折射角（折射光线与法线之间的夹角）之间的比值等于两种介质的折射率之比。
折射定律可以用下面的公式表示：n1sinθ1 = n2sinθ2其中，n1是第一种介质的折射率，n2是第二种介质的折射率，θ1是入射角，θ2是折射角。
这个定律的应用非常广泛。
例如，在眼镜和透镜的设计中，折射定律被广泛运用。
透镜是一种光学器件，可以聚焦光线或使其发散。
通过合理设计透镜的形状和曲率，我们可以校正近视、远视等眼科问题。
折射定律的应用使得眼镜的制造更加精确和有效，使得更多的人能够享受到清晰的视力。
此外，折射定律还用于光学仪器的设计和制造，如显微镜和望远镜。
通过折射定律，这些光学仪器能够有效地放大远处的物体，让我们能够更清晰地观察微小的细节和远处的天体。
为了验证折射定律并进一步研究光的传播规律，可以进行一些应用实验。
例如，可以使用一束光线从空气射入水中，通过测量入射角和折射角来验证折射定律。
实验中可以使用一个透明的均匀玻璃块，将其放置在水面上，并将光线从空气侧射入玻璃块中。
使用一个刻度尺和一个反射仪器，我们可以测量光线射入玻璃块时的入射角，以及从玻璃块射出的光线的折射角。
通过记录和比较不同入射角和折射角的数值，我们可以验证折射定律的正确性。
在实验中，我们还可以通过改变入射角或改变介质的折射率等条件，来观察光线的路径和偏折程度。
这些实验可以帮助我们更好地理解折射定律，并进一步研究光的性质和行为。
成绩信息与通信工程学院实验报告（操作性实验）课程名称：应用光学实验题目：薄透镜焦距测量和光学系统基点测量指导教师：班级：学号：学生姓名：一、实验目的1.学会调节光学系统共轴。
2.掌握薄透镜焦距的常用测定方法。
3.研究透镜成像的规律。
4.学习测定光具组基点和焦距的方法二、仪器用具1、光源（包括LED，毛玻璃等）2、干板架3、目标板4、待测透镜（Φ，）5、反射镜6、二维调节透镜/反射镜支架7、白屏8、节点器（含两Φ40透镜，f 200和f 350）三、基本原理1.自准直法测焦距 如下图所示，若物体AB 正好处在透镜L 的前焦面处，那么物体上各点发出的光经过透镜后，变成不同方向的平行光，经透镜后方的反射镜M 把平行光反射回来，反射光经过透镜后，成一倒立的与原物大小相同的实象B A ''，像B A ''位于原物平面处。
即成像于该透镜的前焦面上。
此时物与透镜之间的距离就是透镜的焦距f ，它的大小可用刻度尺直接测量出来。
图 自准直法测会聚透镜焦距原理图2. 二次成像法测焦距由透镜两次成像求焦距方法如下：图 透镜两次成像原理图当物体与白屏的距离f l 4>时，保持其相对位置不变，则会聚透镜置于物体与白屏之间，可以找到两个位置，在白屏上都能看到清晰的像．如上图所示，透镜两位置之间的距离的绝对值为d ，运用物像的共扼对称性质，容易证明：ld l f 422-='上式表明：只要测出d 和l ，就可以算出f '．由于是通过透镜两次成像而求得的f '，这种方法称为二次成像法或贝塞尔法．这种方法中不须考虑透镜本身的厚度，因此用这种方法测出的焦距一般较为准确．3.主面和主点若将物体垂直于系统的光轴，放置在第一主点H 处，则必成一个与物体同样LM大小的正立的像于第二主点H ＇处，即主点是横向放大率β＝＋１的一对共轭点。
过主点垂直于光轴的平面，分别称为第一和第二主面，如图1中的MH 和M ＇H ＇。
专题试验研与创新光学实验图样探究与实验改进指导老师：李静玲组长：蔡大伟组员：王杰李颖宋通1.光学实验图样探究实验对象实验图样单缝干涉双缝干涉圆孔衍射方孔衍射光栅衍射2.杨氏双缝干涉实验的改进:实验原理:空间两列波在相遇出要发生干涉现象,这两列波必须满足以下三个条件:振动方向相同;频率相同;相位差恒定。
杨氏双缝干涉属于分波阵面干涉,实验原理如图1所示,用单色光照照射到开有小孔s的不透明的光阑上，透过小孔的光作为点光源，在点光源后面放置另一块光阑，开有两个很靠近的小孔s1和s2，它们构成一对相干光在屏幕p上显示出两束光的区出现一系列明暗相间的直条纹，即干涉条纹。
通常，为了提高干涉条纹的亮度，S、S1和S2常用3条互相平行的狭缝来代替,而且不用接收屏，直接采用测微目镜来观测干涉条纹接收屏，直接采图1 杨氏双缝干涉实验原理图用测微目镜接收屏，直接采用测微目镜来观测干涉条纹［5］，还可以测量数据用以计算.各条纹都与狭缝平行，相邻条纹之间的距离彼此相等，中央条纹是明条纹.在这个实验中，杨氏巧妙地利用了惠更斯原理，当S 、S1和S2都足够小时，S1和S2可以认为是两个从同一波阵面上S 的波面或波前上激发出来的两个小面元所构成的次级子波源， 因为它们都是从同一个光源S 而来的， 它们所发出的球面子波都有相同的频率、振动方向和恒定的相位关系［6］（如果S1和S2位于由S 发出的光波的同一个波面上， 那么它们永远有相同的相位），满足干涉条件，所以在它们交叠的区域中将出现明暗相间的干涉条纹.在图 1 中，S1和S2到S 的距离相等，S1和S2处的光振动具有相同的相位， 光屏上各点的干涉强度将由光程差Δ 决定. 为了确定光屏上光强极大和光强极小的位置，选取直角坐标系o-xyz ，坐标系的原点O 位于S1和S 2连线的中心，设光屏上任意点P 的坐标为（x ，y ，D ），那么S1和S 2到P 点的距离r 1和r 2分别写为：22212r r xd -=由于整个装置放在空气中，所以相干光S1和S2到达P 点的光程差为：21122dxr r r r =-=+ (1)又因为，d<<D ，x 和y 也比D 小很多,故(1)式可变为:xdD=(2) 再由干涉原理:()p k λ= k=(±1,±2,±3…………)p 为光强极大处。
1()()2p k λ=+ k=(±1,±2,±3…………) p 为光强极小处。
可知道各级干涉的极大位置和极小的位置分别为：kD x dλ=k=(±1,±2,±3…………) （3） 1()2D x k d λ=+ k=(±1,±2,±3…………) （4）相邻两极大或两极小值之间的间距即为干涉条纹间距，用Δx 来表示，它反映了条纹的疏密程度.由式(3)或式(4)可得到相干条纹的间距为：D x dλ=（5） 式中：d 为两个狭缝中心的间距，λ 为单色光的波长，D 为双缝屏到观察屏（微测目镜焦平面）的距离.从上面的分析可以看出， 条纹分布是中央对称排列，与狭缝平行，两侧对称，条纹间距彼此相等，与干涉级次k 无关.由式（5）可得：xdDλ=，故用毫米尺测出D ，用 测微目镜测量双缝的间距d ， 再用测微目镜测出相邻条纹的间距Δx ，计算可得光波的波长λ. 2 存在的问题及改装措施在陕西理工理工学院的实验室里， 以前采用的是传统的杨氏双缝实验装置，采用钠灯作为光源，发出的光经过透镜扩束后， 照射到一个可调单缝上，形成一定宽度的线光源.在单缝后方再放置一个透镜，将光束会聚，以便光束在通过与其紧邻的双缝后能在测微目镜放置处产生干涉.由于S 、S1和S2都非常小，故采用这种传统杨氏干涉实验装置所观察到的光很暗.S1和S2都足够小是为了使衍射效果明显，即让干涉区处在零级衍射极大的范围内，否则观察屏上将见到两个直线传播的亮斑，而干涉区的光更弱.S 足够小则是为了使干涉条纹清晰，不使光源上不同部位产生的干涉条纹相互抵消而让条纹模糊.鉴于上述原因，要求实验是在较暗的环境里完成，同时测量者要把眼睛紧贴测微目镜才能找到干涉条纹. 但寻找干涉条纹的过程对于没有掌握较好的实验技术的学生来说需要很长的时间，时间一长就会导致眼睛疲劳，因此该实验容易因视力疲劳引起在测量干涉条纹间距时出现错误，并且会因眼睛有视角差异引起条纹读数有较大的误差. 另外，在测量双缝板的宽度时，以前都是直接采用读数显微镜进行观察读数，但由于人眼视角角度的改变会引起缝成像位置的变化，从而引起很大的读数误差，并会影响实验结果.以上两点都会影响到实验结果的准确性. 根据以往学生的实验数据，我们发现用这种装置测光波波长的精度不高，误差一般也有10%以上，甚至更大，这样会挫伤学生做实验的积极性.为了提高实验精度，我们针对这两个问题对杨氏双缝实验进行了改进.2.1 实验装置存在的问题及改进为了克服采用钠灯光源容易引起视觉疲劳的不足，我们对该实验进行了改装，由氦氖激光器发出的激光经过一个扩束镜L1扩束后，照射到双缝板上，为了使从双缝板出来的两束光能在同一处相遇，需在紧邻双缝板的前方放置一个透镜L2.这样，从双缝板出来的两束光就能在一定距离之后相遇.在这两束光相遇的地方放置一测微目镜，并在测微目镜的后方再放置一光屏. 适当调节光屏的位置，就会在光屏上观察到一套稳定的明暗相间的干涉条纹。
改装后的实验步骤如下，首先调节激光器、扩束镜L1、透镜L2，使之同光轴，同时要调节光路，使从透镜出来的光具有一定的会聚角，再将双缝板适当靠近透镜，然后将测微目镜放在从双缝板出来的两束光基本上重合的地方，之后适当调节光屏的位置，就可以在光屏上看到清晰的明暗相间的直条纹，旋转测微目镜的读数头，就可以测出条纹宽度.值得注意的是，经过L2后的光束一定要是会聚光束，不能是平行光或发散光束，否则从双缝板出来的两束光不会相交，从而不能观察到实验现象.实验改装后，由于氦氖激光有很好的相干性和较高的亮度，用激光代替钠光后更容易找到零级衍射处的干涉条纹.人眼不需要紧贴测微目镜，只需要观看光屏的叉丝，直接在读数头上读数就行，能避免因眼睛疲劳和视角差异引起读数误差.同时，因为干涉条纹被放大，由读数而造成的误差会更小.利用改装后的装置进行实验，从学生得到的实验数据来看，精度明显比采用传统的实验装置要高很多.2.2 测量双缝板缝宽方法的改进传统的测量方法是将双缝板放在读数显微镜的下面，人眼紧贴显微镜的目镜进行读数.这样读数也会造成很大的误差，原因是：首先人眼视角的差异会引起较大的误差；再者，放在下面的双缝板在调节螺旋测微器时容易发生滑动.，在测量缝宽前一定要先将从L2出来的光束调成严格的平行光束（否则测量的结果会不准确），然后在光屏上可以得到双缝的像，观察光屏上的叉丝，旋转测微目镜的读数头，就能测量双缝的宽度.改进的测量方法能避开传统的测量方法的不足，提高实验的精度. 3.实验目的：为了减小传统实验仪器带来的实验误差，通过改进实验装置来减小实验相对误差，在其范围允许内。
从而达到预期实验目的。
提出问题：由于传统实验仪器误差所带来的影响较大，鉴于以前双棱镜干涉实验基础上，我们是否可以改进实验仪器来减小实验误差呢？为此，我们做进一步的探究。
实验改进前的内容：1x2xx1d 2dd=12d dD单位：nm相对误差（%）17.345 7.130 0.215 1.245 2.579 1.792 765.5 503.3 14.6224.960 3.390 0.257 1.190 2.345 1.671 794.0 540.7 8.2733.600 2.505 0.224 1.565 2.175 1.845 705.0 587.5 10.71.调节共轴：（1）将单色光源S0，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，目视法调节使其等高，共轴。
（2）点亮光源透过透镜L照亮狭缝S,用白纸屏观察，从而调节使之共轴。
2.调节干涉条纹：3.测量与计算：表1：单位：mm实验改进后的实验内容：首先调节激光器，扩束镜L1，透镜L2，使之同光轴，同时要调节光路，使从透镜出来的光具有一定的会聚角，再将双缝板适当靠近透镜，然后将测微目镜放在双缝板出来的两束光基本上重合的地方，之后适当调节光屏的位置，就可以在光屏上看到清晰的明暗相间的直条纹。
旋转测微目镜的读数头，就可以测出条纹的宽度。
表2 单位：mm2.3 实验结果及分析在采用改装后的实验装置进行实验测量时， 表1 给出了几组利用改进前的装置所测量到的实验数据，表2给出了改装后的杨氏双缝干涉条纹数1x2xd D相对误差（%）160.533.450.20232629.3nm 0.55240.442.280.20148621.6nm 1.78 340.912.730.20141631.2nm0.21实验装置所测量的数据。
从表1 中数据可以看出，利用改进后的实验装置和测量方法进行的3组实验，其相对误差均小于1.2%.如果将这3 组实验结果取平均值，得到波长的平均结果为632.7nm，这与理论值632.8nm 的误差为0.0158%. 也就是说，利用改进后的实验装置进行实验，其实验结果精确度比传统装置要高很多，这对提高学生的实验积极性有很大的帮助，同时也能激励他们在实验过程多思考，学有余力的学生可以自己动手改装实验装置.3．结论：传统的杨氏双缝干涉实验容易引起视觉疲劳，且测量结果存在较大的误差.针对这些问题，本实验对杨氏双缝实验进行了改进，利用改进后的实验装置进行了3 组光波波长测量实验，其平均值的误差只有0.83%. 通过对该实验装置的改装和测量方法的改进，不但能使干涉条纹的图像更加清晰，让学生更加透彻地理解杨氏双缝干涉实验的本质，同时在实验过程中不需要长时间把眼睛紧贴测微目镜，不会因为眼睛疲劳而读错数据，也不会因为存在视角差异而影响实验结果，还能培养学生的学习积极性.11。
