文档介绍：中文摘要本文首先介绍了双棱镜测量波长基本装置与原理及一般操作步骤及方法,随后剖析双棱镜测量波长实验所引起系统误差剖析,及实验过程中遇到操作困难等问题,针对这些问题,分别采取不同实验改进方法对实验进行优化从而减少误差及减少操作困难。关键词:双棱镜波长干涉虚光源误差二次成像法等位移法ABSTRACTKeyWords:,通过实验可以让学生掌握用菲涅尔双棱镜获得双光束干涉方法,观察双棱镜产生双光束干涉现象,进一步理解产生干涉条件。,将一块平玻璃板上表面加工成两楔形面,端面与棱脊垂直,楔角较小,一般在30′-1°之间。,可调狭缝,辅助透镜(两片),读数显微镜,光具座,白屏,钠灯,原理如图1,双棱镜干涉是光分波阵面干涉现象,由S发出单色光经双棱镜折射后分成两列,相当于从两个虚光源S与S射出两束相干光。这两束光在重叠区域内产生干涉,在该区域内放置读数显微镜中可以观察到干涉条纹。(暗)条纹间距离为:也就是:中是光波波长,d是两个虚光源之间距离,D是虚光源到接收屏之间距离,是干涉条纹间距。利用双棱镜测量光波波长,只要测出虚光源到接收屏之间距离D(可以在光具座中直接读出可调狭缝到读数显微镜之间距离近似为虚光源到接收屏之间距离),从读数显微镜中直接测出干涉条纹间距。两个虚光源之间距离无法直接测量出来,可以通过以下方法,间接测出两个虚光源之间距离,利用透镜成像法求出两个虚光源之间距离d:保持狭缝与读数显微镜距离不变,并且满足,在狭缝与读数显微镜之间放一凸透镜Q,凸透镜Q焦距为,移动凸透镜,可以在读数显微镜中分别看到放大实像与缩小实像。如图2中,凸透镜对两虚光源成缩小实像,两像之间距离为d1,由相似三角形几何关系得到:,得到如图3中,凸透镜对两虚光源成放大实像,两像之间距离为d2,由相似三角形几何关系得到:,得到-----------②①②得到,开方得到所以,只要测出缩小实像间距离d1与缩小实像间距离d2,就可以测出两个虚光源之间距离。,虽然所用仪器很普通,但整个实验过程对学生动手能力要求很高。很多学生不能在规定时间内完成。经过调查与自身经验,实验中困难一般有以下几个方面调不出干涉条纹;将测微目镜远移双棱镜后,干涉条纹中心区向上或向下漂移;采用共轭法测虚光源间距时,只观察到一个像(一般为缩小像),无法观察到一大小两个像;调节出来大小像只有一条亮线很难认清楚放大像与缩小像到底哪个是清晰像,而且有时候得到亮线不是直线而是有点弯曲,而且亮线边缘不清晰。调节放大像与缩小像时候,所得到像无法进入读数显微镜内进行测量。测量得到实验数据千差万别。:a、光具座上各光学器件“等高同轴”没调好;b、狭缝宽度太宽;c、狭缝与双棱镜棱脊不平行。d、干涉条纹没有进入读数显微镜视场中。e、将侧微目镜远移双棱镜后,干涉条纹中心区向上或向下漂移。调节出来大小像只有一条亮线。调节放大像与缩小像时候,所得到像无法进入读数显微镜内进行测量。这些所遇到困难都是由于光具座上个光学器件“等高共轴”没调好d、很难认清楚放大像与缩小像到底哪个是清晰像,这是由于自身原因,要用前后逼近方法,找到得到两条线最细锐最明亮像。有时候得到亮线不是直线而是有点弯曲,而且亮线边缘不清晰。这是因为“等高共轴”没有调好。e、测量得到实验数据千差万别。是由于条纹间距与狭缝到读数显微镜之间距离D不配对。、会聚透镜L、狭缝s、双棱镜、测微目镜按顺序放在光具座上,目测粗略调整确定他们中心是等高共轴。双棱镜底面与光轴垂直,棱脊与狭缝大体平行。点亮钠光灯,通过透镜照亮狭缝,用手拿着白屏在狭缝后面观察,经双棱镜折射后,有较亮叠加区域P1P2,且叠加区域可以进入测微目镜。当白屏移动时,叠加区域可能也会上下左右移动,根据观察现象进行调节,,可在测微目镜中观察到不太清晰干涉条纹。绕系统光轴缓慢地向右或者向左旋转双棱镜AB,将会出现清晰干涉条纹,这是棱镜棱脊与狭缝取向严格平行。看到清晰干涉条纹后,将双棱镜或侧位目镜前后移动,是干涉条纹宽度适合,同时在不影响清晰度情况下,适当地增加缝宽,以保持干涉条纹有足