分波面干涉实验

分波面干涉实验实验目的:观察双棱镜产生的干涉现象，加深对干涉原理的理解；用双棱镜测量光波波长实验原理：如图1所示，图中显示了普通光源双棱镜干涉装置的结构原理示意图。双棱镜是由两个棱镜的底边连在一起、折射棱角久、b2都很小的三角棱镜组成。实际上两个棱镜是由一块玻璃制成的，其a角接近于180度。借助双棱镜的两次折射，可将光源S发出的光的波阵面分成不同方向传播的两束光，这两束光相当于虚光源^、二发出的光束；因为这两束光是由同一光源S发出的，所以12是相干的，在光束重叠区就要产生干涉现象。虚光源^、二就是相干光源。由普通光源发出12的光束经过透镜〈会聚于狭缝，使之成为具有较大光强度的线状光源S，该狭缝应平行于双1棱镜的棱，且垂直于纸面。因为双棱镜的折射棱角很小，可认为S、S、S在同一平面内。12如图2所示，设两虚光源、S之间的12距离为d虚光源平面中心到屏的中心O距离为l，S、二所发出的光在P点相遇时，光程差为：12xd/设第k级亮条纹与中心O相距为①则：kX=丄kAkd可得到相邻亮条纹及暗条纹的间距为：Ax二丄入d变换公式可得到光波的波长为：A二止Axi如果测出了Ax、d、丨的值，即可算出波长的值。实验仪器：半导体激光器、双棱镜、激光功率指示计、十二挡光电探头、凸透镜、白屏等。实验内容与数据处理：A双棱镜干涉装置的共轴调节与干涉现象的观察依次将半导体激光器、凸透镜、双棱镜、光电探头放置在实验导轨上，目测粗调各元件的中心等高，使中心线平行于导轨，并保证激光光斑能够进入光电探头中。用白屏换下光电探头，调节透镜及双棱镜，在白屏上看到清晰的干涉条纹。在此前后移动双棱镜，可观察到干涉条纹的粗细变化和条纹数量的变化，使干涉条纹为5~7条。用光电探头换下白屏，转动测微旋钮，对干涉条纹进行扫描，观察光强的变化情况，以便确定暗纹的中心位置。将导轨上各滑块及各元件全部固定，保持稳定。用白屏换下光电探头，在双棱镜和白屏之间放置凸透镜厶2，调节凸透镜的高度使之与系统共轴。(7)移动凸透镜L2，在白屏上得到虚光源的清晰地放大或缩小的像。用光电探头换下白屏，在像的附近缓慢前后移动凸透镜L2，当厶2移动到某一位置时光电探头测到的光强最大，此时系统个器件的位置即为光学成实像时的确切位置。B测量两虚光源的距离d本次实验是根据透镜成像原理测定两虚光源的间距d，根据透镜原理可得:ad=丁d'b/为两光源经透镜所成实像之间的距离；a为单缝与透镜12之间的距离；b为透镜厶2与屏之间的距离。当卜4乙移动厶2使虚光源成放大的实像，利用公式即可求得的dC单缝和屏之间的距离D值根据1/f=1/a+1/b求出物距a之后，即可计算得到丨值L=a+bD测量Ax取下透镜L2，用光电探头测出相隔较远的n条暗纹之间的距离，即得到相邻条纹的间距AxE求波长将Ax、d、丨值代入计算公式中，求出激光的波长及其不确定度。实验现象及分析：实验现象及分析：试验中经过透镜竹后的光汇聚于一点然后经过双棱镜时，昔助于双棱镜的两次折射，可以将光源发出的光的波阵面分成沿不同方向传播的两束光，这两束光就相当于两个虚光源，并且会产生干涉现象，试验中最终在白屏上看到了等间隔的清晰的干涉条纹，之所以会出现所观察到的干涉条纹，是因为产生这两个虚光源的光束是有同一个光源发出的。试验中要注意保持透镜中心与双棱镜的中心的连线平行于光轴，这样才能看到清晰的干涉条纹。试验中我们采用了根据透镜成像原理测定两虚光源的间距的方法，这种方法较为简单，但要注意最后得到的丨值即虚光源到白屏之间的距离要大于4f2，这样才能保证测得的距离确实是经由透镜所成的两个实像。根据实验的原理，我们可以反过来确定fl的数值，可用此数据作为实验中光路设置是否正确的一个标准。在用光电探头测暗纹之间的距离时，选取的暗纹既要有一定的距离，又要有足够的清晰度，否则均可能带来很大的偶然