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院(系)名称
物理系
班别
1物教
姓名
专业名称
物理学(师范)
学号
1255
实验课程名称
普通物理实验(二)
实验项目名称
用双棱镜测光波波长
实验时间
201年10月22日
实验地点
光学实验室
实验成绩
指导老师签名
内容包含:实验目的、实验使用仪器与材料、实验步骤、实验数据整理与归纳(数据、图表、计算等)、实验结果与分析、实验心得
一、实验目的
1、进一步掌握同轴等高光路的调节方法。
观察双棱镜产生的双光束干涉现象,进一步认清光的波动特性。
通过观察双棱镜产生的双光束干涉现象,理解产生干涉的条件。
二、实验使用仪器与材料
双棱镜、可调狭缝、凸透镜、观察屏、光具座、测微目镜。
三、实验步骤
1、调节等高共轴
实验在光具座上进行。为使钠光灯S、狭缝M、双棱镜B、凸透镜L、测微目镜P五器件等高共轴,要在光具座上对它们逐一进行调整。
调狭缝使之与光源贴近、对正(不要动钠光灯)让钠光均匀照亮整个狭缝,两者中心等高,狭缝垂直于导轨。
调凸透镜。让透镜的主光轴与狭缝中心共轴,透镜主光轴平行于光具座的棱脊。具体步骤为:在狭缝后放上透镜,透镜后放上一观察屏。目测粗调透镜与狭缝等高,观测屏与狭缝之间的距离大于f4,透镜在狭缝与观测屏之间沿光轴移动,观察屏上先后两次出现狭缝的像,一次成大像,一次成小像。比较两次成像中心点的高低,若大像的中心点比小像高,则说明透镜位置偏高,应下降,反之,则说明透镜位置偏低,应上升。此即所谓“大像追小像”。反复调节透镜的高低左右,直到大、小像中心点重合为止。
调双棱镜。在狭缝与透镜之间放入双棱镜,止目测粗调二者等高。这时屏上出现两条平行亮线(狭缝像),如两亮线一高一低,表示双棱镜棱脊与狭缝不平行,则要旋转双棱镜使两亮线等高(有的双棱镜固定不可调,则旋转狭缝);如两亮线一粗亮,一细暗,表示棱镜的棱脊未通过透镜光轴,则应平移双棱镜,使两亮线等宽等亮。
调测微目镜。拿走观测屏,以测微目镜占领其位置。调测微目镜高低左右,使之与透镜等高共轴,让狭缝像位于视场中央,在视场中央找到等高、平行、等亮度的狭缝像。
2、调出清晰的干涉条纹
拿走凸透镜,在测微目镜的视场中寻找干涉条纹,此时只能看见一片黄光,这是因为狭缝过宽或双棱镜棱脊尚未与狭缝平行。只要慢慢减小狭缝宽度,测微目镜的分划板上将出现一条竖直亮带(两边较暗);轻轻改变狭缝的取向,就可以在亮带区域出现清晰的干涉条纹。以上两步操作一定要轻缓。调出条纹后,改变测微目镜与单缝的距离,改变双棱镜与狭缝的间距,观察条纹的疏密变化规律国,并寻找最佳测量状态。
3、测量
(1)测xD。将单缝、双棱镜、测微目镜一一锁定,然后用测微目镜测读并记录第1~6、7~12条亮纹的位置读数(光程差为l5),反复测量5组数据。测量中注意:调分划板上的竖线与与干涉条纹平行,测量时,鼓轮只能向一个方向旋转,防止产生回程差。
(2)测D。在导轨上读出测微目镜与狭缝的位置读数,并记录数据,D=狭缝位置读数减去测微目镜位置读数,只测一次。(注意测微目镜的修正值,实验室已给出)
(3)测d。两虚光源1S和2S的间距由间接测量求得,测量方法有两种,共轭法和放***。本实验采用放***。
图4放***测d光路图
如图4所示放开并移动测微目镜,(千成别动狭缝和双棱镜),重新将凸透镜置入测微目镜和双棱镜之间,改变透镜的位置,使本不可测量的虚光源间距d成实像在测微目镜叉丝平面P上。在目镜中看到清晰狭缝像:两条亮线,中夹黑色矩块。用测微目镜测出两条亮线的位置读数,读数之差的绝对值即为d¢。重复测量5次。
在导轨上读出测微目镜、透镜、狭缝的位置读数,由此算出物距u与像距v,则两虚光源间距:
四、实验数据整理与归纳
D=
表1测干涉条纹间距Δx
序数
读数(×10-3m)
序数
读数(×10-3m)
5条条纹间距(×10-3m)
K1
K1+5
K2
K2+5
K3
K3+5
K4
K4+5
K5
K5+5
平均
表2两次成像法测虚狭缝间距d
序数
放大像(×10-3m)
d1(×10-3m)
缩小像(×10-3m)
d2(×10-3m)
读数1
读数2
读数1
读数2
1
2
3
4
5
平均
平均
d=(d1·d2)=
λ=d/D·Δx==(-)×100%=%
五、实验结果与分析
1、读数误差比较大。
2、受到个人读数误差的影响,所得数据具有较大的主观性。
3、实验时还有可能存在一点的回程差,回程差对实验带来的影响是非常大的。
六、实验心得
1、这个实验的难点是一起的调节,调节仪器花的时间比较多,因为之前不清楚大、小像具体什么样,第一次调出6条,不满意,一直想突破10条,一直在重新调,结果花的时间比较多。
2、镜面比较模糊,应该是有很多人随便用手触摸镜头。
3、实验时应当特别注意把所有的光轴调在一条直线上。
4、使用测微目镜时,首先要确定测微目镜读数装置的分格精度;要注意防止回程误差;旋转读数鼓轮时动作要平稳、缓慢;测量装置要保持稳定。
5、在测量光源狭缝至观察屏的距离D时,因为狭缝平面和测微目镜的分划板平面均不和光具座滑块的读数准线共面,必须引入相应的修正,否则将引起较大的系统误差。