实验17菲涅耳双棱镜干涉测波长 利用菲涅耳双棱镜可以获得两束相干光以实现光的干涉。双棱镜实验和双平面反射镜 实验及洛埃镜实验一起,在确立光的波动学说的历史过程中起了重要作用。同时它也是一 种用简单仪器测量光波波长的主要元件。 双棱镜是利用分波阵面法获得相干光的光学元件,本实验用双棱镜实验装置测单色光 的波长。 实验目的和学习要求 1,学习用双棱镜干涉测量单色光波长的原理和方法: 2.进一步掌握光学系统的共轴调整: 3.学会测微目镜的使用: 4练习逐差法处理数据和计算不确定度。 实验原理 如果两列光波其频率相同,振动方向相同,相位相同或位相差恒定,且振幅差别不太 悬殊的情况下, 它们在空间相遇时叠加的结果, 将使 间各点的光振幅有大有小 ,随地 异,形成光的能量在空间的重新分布。这种在空间一定处光强度的稳定加强或减弱的现等 称为光的干涉。获得相干光源,依其原理不同可分为分振幅法和分波阵面法,牛顿环和劈 尖干涉是分振幅的干涉,双棱镜是利用分波阵面法而获得相干光源的。 菲涅耳双特諳可可以看作是由两块底面相接、棱角很小(约为1。)的直角横諳合成的 若置波长为的单色狭条光源S。 双棱镜的正前方,则从S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 0的 个虚像S1 和S2射出的一样。由 于S和S2是两个相干光源,所以若在两束光相重叠的区域内再放一屏,即可观察到明暗相 间的干涉条纹。(如图171)因为干涉场范围比较窄,干涉条纹的间距也很小,所以一般要 用测量显微镜或测微目镜来观察。 图171双棱镜干涉光路 现在讨论屏上干涉条纹的分布情况,分别从相干光源S和S发出来的光相遇时,若它 们之间的光程差δ恰等于半波长(22)的奇数倍,则两光波叠加后为光强极小值:若δ恰 等于波长入的整数倍,两光波叠加后得光强极大值。即 暗纹条件 8=(2-1)元/2 =±12,… (17-1) 明纹条件 6=2 =0,士1、土2,*“ (17-2) 如图(17-2)所示,设S1和S2是双棱镜所产生的两相干虚光源,其间距为,屏幕到 S1S2平面的距离为D,若屏上的Po点到S1和S2的距离相等,则S1和S2发出的光波到Po 的光程也相等,因而在P点相互加强而形成中央明条纹。 实验 17 菲涅耳双棱镜干涉测波长 利用菲涅耳双棱镜可以获得两束相干光以实现光的干涉。双棱镜实验和双平面反射镜 实验及洛埃镜实验一起,在确立光的波动学说的历史过程中起了重要作用。同时它也是一 种用简单仪器测量光波波长的主要元件。 双棱镜是利用分波阵面法获得相干光的光学元件,本实验用双棱镜实验装置测单色光 的波长。 实验目的和学习要求 1. 学习用双棱镜干涉测量单色光波长的原理和方法; 2. 进一步掌握光学系统的共轴调整; 3. 学会测微目镜的使用; 4. 练习逐差法处理数据和计算不确定度。 实验原理 如果两列光波其频率相同,振动方向相同,相位相同或位相差恒定,且振幅差别不太 悬殊的情况下,它们在空间相遇时叠加的结果,将使空间各点的光振幅有大有小,随地而 异,形成光的能量在空间的重新分布。这种在空间一定处光强度的稳定加强或减弱的现象 称为光的干涉。获得相干光源,依其原理不同可分为分振幅法和分波阵面法,牛顿环和劈 尖干涉是分振幅的干涉,双棱镜是利用分波阵面法而获得相干光源的。 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°)的直角棱镜合成的。 若置波长为 的单色狭条光源 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 S0 的两个虚像 S1 和 S2 射出的一样。由 于 S1 和 S2 是两个相干光源,所以若在两束光相重叠的区域内再放一屏,即可观察到明暗相 间的干涉条纹。(如图 17-1)因为干涉场范围比较窄,干涉条纹的间距也很小,所以一般要 用测量显微镜或测微目镜来观察。 现在讨论屏上干涉条纹的分布情况,分别从相干光源S1 和 S2 发出来的光相遇时,若它 们之间的光程差 恰等于半波长(/2)的奇数倍,则两光波叠加后为光强极小值;若 恰 等于波长 的整数倍,两光波叠加后得光强极大值。即 暗纹条件 = (2 -1) / 2 = 1, 2 ,…… (17-1) 明纹条件 = = 0 , 1, 2 , … … (17-2) 如图(17-2)所示,设 S1 和 S2 是双棱镜所产生的两相干虚光源,其间距为 ,屏幕到 S1S2 平面的距离为 D,若屏上的 P0 点到 S1 和 S2 的距离相等,则 S1 和 S2 发出的光波到 P0 的光程也相等,因而在 P0 点相互加强而形成中央明条纹。 图 17-1 双棱镜干涉光路