文档介绍：研究性实验报告
光的干涉实验（分波面法）
激光的双棱镜干涉
菲涅耳双棱镜干涉
摘要：两束光波产生干涉的必要条件是：1）频率相同；2）振动方向相同；3）相位差恒定。产生相干光的方式有两种：分波阵面法和分振幅法。本次菲涅耳双棱镜干涉就属于分波阵面法。菲涅耳双棱镜干涉实
验是一个经典而重要的实验，该实验和杨氏双缝干涉实验共同奠定了光的波动学的实验基础。
一、实验重点
1）熟练掌握采用不同光源进行光路等高共轴调节的方法和技术；
2）用实验研究菲涅耳双棱镜干涉并测定单色光波长；
3）学****用激光和其他光源进行实验时不同的调节方法。
二、实验原理
菲涅耳双棱镜可以看成是有两块底面相接、棱角很小的直角棱镜合成。若置单色光源S0于双棱镜的正前方，则从So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Si和&射出的一 1由于S和&是两个相干光源，所以若在两束光相重叠的区域内放置一个屏，即可观察到明暗相间的干涉条纹。
如图所示，设虚光源Si和S2的距离是a, D是虚光源到屏的距离。
令P为屏上任意一点，ri和「2分别为从S和&到P点的距离，则从
S和&发出的光线到达P点得光程差是:
△ L= 12-ri
令Ni和N2分别为Si和8在屏上白投影，。为N1N2的中点，并设OP=x
则从△ SiNiP及ASN2P得：
ri2=C2+(x-|)2
r22=D2+(x+|-)2
两式相减，得：
「22-门2=2ax
另外又有「22-门2 = (「2-门)(「2+门尸△L(「2+C)。通常D较I大的很多,所以
「2+ri近似等于2D,因此光程差为：
△ L=%
D
如果入为光源发出的光波的波长，干涉极大和干涉极小处的光程差
是：
ax 二 k 入 (k=0, ±i, ±2,…)明纹
AL=Ix =
D [=^^ 入 (k=0, ±i, ±2,…)暗纹 2
由上式可知，两干涉条纹之间的距离是：
△x=D 入
a
所以用实验方法测得△ x, D和a后，即可算出该单色光源的波长
入=—Ax
D
三、实验方案
1）光源的选择
当双棱镜与屏的位置确定之后，干涉条纹的间距^ X与光源的波长入成正比。为了获得清晰的干涉条纹，本实验采用单色光源，如激光、钠光等。
2）测量方法
条纹间距4 x可直接用侧位目镜测出。虚光源间距 a用二次成像的方法测得：当保持物、屏位置不变且间距 D大于4f时，移动透镜可在其间的两个位置成清晰的实像，一个是放大像，一个是缩小像。设b为虚光源缩小像间距，b'为放大像间距，则两虚光源的实际距离为a二屈，其中b和b'由测微目镜读出，同时根据两次成像的规律，若分别测出呈缩小像和放大像时的物距 S S',则物到像屏之间的距离口=$+$根据波长的计算公式，得波长和各测量值之间的关系是：
x bb'
S S'
3）光路组成
S K B
具体的光路如图所示，S为半导体激光器，K为扩束镜，B为双棱镜，P为偏振片，E为测微目镜。L为测虚光源间距a所用的凸透镜，透镜位于Li位置将使虚光源SS2在目镜处成方大像，透镜位于 L2处将使虚光源在目镜出成缩小像。所有光学元件都放在光具座上，光具座上附有米尺刻度读出各元件的位置。
四、实验仪器
光具座，双棱镜，测微目镜，凸透镜，扩束镜，偏振片，白屏，可调狭缝，半导体激光器。
五、实验内容
(1)各光学元件的共轴调解
1)调节激光束平行于光具座
沿导轨移动白屏，观察屏上激光光点的位置是否改变，相应调解激光方向，直至在整根导轨上移动白屏时光点的位置不再变化，至此激光光束与导轨平行。
2)调双棱镜与光源共轴
将双棱镜插于横向可调支座上进行调节，使激光点打在棱脊正中
位置，此时双棱镜后面的白屏上应观察到两个等亮并列的光点，这两个光点的质量对虚光源像距
b及b'的测量至关重要。此后将双棱镜置于距激光器约30cm的位置。
3）粗调测微目镜与其它元件等高共轴
将测微目镜放在距双棱镜约70cm处，调节测微目镜，使光点穿过其通光中心。此时激光尚未扩束，决不允许直视测微目镜内的视场，以防激光坐灼伤眼睛。
4）粗调凸透镜与其他元件等高共轴
将凸透镜插于横向可调支座上，放在双棱镜后面，调节透镜，使双光点穿过透镜的正中心。
5）用扩束镜使激光束变成点光源
在激光器与双棱镜之间距双棱镜 20cm处放入扩束镜并进行调
节，使激光穿过扩束镜。在测微目镜前放置偏振片，旋转偏振片是测微目镜内视场亮度适中。
6）用二次成像法细挑凸透镜与测微目镜等高共轴
通过“大像追小像”，不断调节透镜和测微目镜位置，直至