用迈克尔逊干涉仪测光波波长和波长差
评分：大学物理实验设计性实验实验报告
实验题目：用迈克尔逊干涉仪测光波波长和波长差
班级：自动化（1）班
姓名：陈杰学号：20100151
指导教师：魏同利
实验日期：2011 年12月23日
用迈克尔逊干涉仪测光波波长和波长差
实验提要
实验课题及任务
《用迈克尔逊干涉仪测光波波长和波长差》实验课题任务是：给定的仪器是迈克尔逊干涉仪、钠光钉，运用所学的光的干涉理论，结合所给的仪器，设计出实验方案，测量出钠黄光的波长差λ?。
学生根据自己所学的知识，并在图书馆或互联网上查找资料，设计出《用迈克尔逊干涉仪测光波波长和波长差》的整体方案，内容包括：写出实验原理和理论计算公式，研究测量方法，写出实验内容和步骤，然后根据自己设计的方案，进行实验操作，记录数据，做好数据处理，得出实验结果，按书写科学论文的要求写出完整的实验报告。
设计要求
⑴ 通过查找资料，并到实验室了解所用仪器的实物以及阅读仪器使用说明书，了解仪器的使用方法，找出所要测量的物理量，并推导出波长的计算公式，在此基础上写出该实验的实验原理。
⑵ 选择实验的测量仪器，设计出实验方法和实验步骤，要具有可操作性。 ⑶ 在分光计上观察反射光的偏振现象，测定起偏角。 ⑷ 应该用什么方法处理数据，说明原因。 ⑸ 实验结果用标准形式表达，即用不确定度来表征测量结果的可信赖程度。
实验仪器
迈克尔逊干涉仪、白炽灯与毛玻璃屏。
问题提示
钠光灯发出的光，其中两条主谱线的波长和强度都很接近，在迈克尔逊干涉仪中将独立地发生干涉条纹，两组条纹叠加的结果使干涉条纹的视见度的发生周期性变化，实验时只要测出邻两个视见度最差(也可以是间隔n 个视见度最差)的鼓轮读数d ?，重复五取平均值，利用迈克尔逊干涉实验得到的相干公式找出它们的内在联系，导出波长差的计算公式d
?=
?22
λλ，即可求出波长差。
钠黄光较强的两条主谱线的波长分别为nm 5891=λnm 6.5892=λ，
nm 3.589=λ。
必答问题
⑴ 定域干涉与非定域干涉的区别？ ⑵ 提出减少误差的方法。
评分参考 (10分)
⑴ 正确的写出波长计算公式，2分； ⑵ 正确的写出波长差计算公式，3分；
⑶ 写出实验内容、步骤及判定方法，2.5分；
⑷ 写出完整的实验报告，2.5分；(其中实验数据处理，1分；实验结果，0.5分，回答问题0.5分×2=1分)
提交整体设计方案时间
学生自选题后2~3周内完成实验整体设计方案并提交。提交整体设计方案，要求电子版。用电子邮件发送到指导教师的电子邮箱里。
参考书籍
《大学物理实验》陆廷济 胡德敬 陈铭南 主编 《光学教程》姚启钧原著
[实验目的]
1.了解迈克尔逊干涉仪的结构，掌握其调节和使用
方法。 2.了解迈克尔逊干涉仪的设计原理。
3.通过观察实验想象，加深对干涉原理的理解。
4.学会测定钠黄光的波长和钠双线的波长差。
[实验仪器]
迈克尔逊干涉仪，钠光灯，毛玻璃屏。
[实验原理]
1.迈克尔逊干涉仪的主体结构（如图21-1和图21-2所示）
（１）底座
底座由三个调平螺丝9支撑，调平后可以拧紧锁 图21-1
紧圈10以保持座架稳定。 （２）导轨
导轨7被固定在底座上。 （３）拖板部分
拖板是一块平板，反面做成与导轨吻合的凹槽，装在导轨上，下方是精密螺母，丝杆穿过母，当丝杆旋转时，拖板能前后移动，带动固定在其上的移动镜11（M2）在导轨面上滑动，实现粗动。M2是一块很精密的平面镜，表面镀有金属膜，具有较高的反射率，垂直地固定在拖 板上，它的法线严格地与丝杆平行。倾角可分别用镜背
后面的三颗滚花螺丝13来调节，各螺丝的调节范围是有 图21-2 限度的，如果螺丝向后顶得过松在移动时，可能因震动而使镜面有倾角变化，如果螺丝向前顶得太紧，致使条纹不规则，甚至可能将螺丝丝口打滑或平面镜破损。
123
456
7
8
2125——图1
125——图型
100 WSM 长舂第一光学仪器厂
1512
10
1113
141816
179
12
（４）定镜部分
定镜M1与M2是相同的一块平面镜，固定在导轨框架右侧的支架上。通过调节水平拉簧螺钉15使M1在水平方向转过一微小的角度，能够使干涉条纹在水平方向微动；通过调节其上的垂直拉簧螺钉16使M1在垂直方向转过一微小的角度，能够使干涉条纹上下微动；与三颗滚花螺丝13相比，15、16改变M1的镜面方位小得多。定镜部分还包括分光板N1和补偿板N2。
（５）读数系统和传动部分
〈１〉移动镜11（M2）的移动距离毫米数可在机体侧面的毫米刻尺5上直接读得。
〈２〉粗调手轮2旋转一周，拖板移动1mm,即M2移动1mm，同时，读数窗口3内的鼓轮也转动一周，鼓轮的一圈被等分为100格，每格为0.01mm，读数由窗口上的基准线指示。
〈３〉微调手轮1每转过一周，拖板移动0.01mm，可从读数窗口3中可看到读数鼓轮移动一格，而微调鼓轮的周线被等分为100格，则每格表示为0.0001mm。所以，最后读数应为上述三者之和，可估读到0.00001mm。
2.迈克尔逊干涉仪的光路图及其分析
（1）如图21-3所示，M1与M2是两片精细磨光平面反射镜，其中M1是固定的，M2用旋钮控制，可作微小移动，N1和N2是两块厚度和折射率相同且彼此准确平行的玻璃片。在N1的一个表面上镀有半透明的薄银片（图21-3中用粗黑线表示），使照射在N1上的光线，一半反射，一半透射,故称为分光板。N1、N2相互平行且与M1、M2倾斜成45度角
M2
d M1*
1
M1
N2
S 2
N1 Ⅰ
Ⅱ
Y
图21-3干涉仪的光路示意图
。
（2）光源S发出的光线，射入N1，一部分经薄银层反射向M2传播，如图21-3的光线1，经M2反射后，再穿过N1向Y处传播，如图中光线Ⅰ，另一部分穿过薄银层，如图21-3的光线2，经N2后射到M1反射回来再穿过N2，经薄
银层反射也向Y传播，如图21-3的光线Ⅱ。光线线，在Y处可以看到干涉条纹（实验中通过毛玻璃屏观察）。由于光线1前后通过N1三次，光线2只有一次，而是为了使光线1、2分别穿过等厚的玻璃片三次，从而避免了因光线所经路程不等引起较大的光程差，故N2称为补偿板。
（3）设想镀银层所形成的M1虚象是M1*，由于M1和M1*相对于薄银层的位置是对称的，故虚象M1*在M2附近。M1的反射线Ⅱ可以看成从M1*处反射过来的。M2与M1*形成“空气薄膜”，与玻璃拨薄膜的干涉情况完全相似。
3.单色光波波长的测量原理
当M2与M1*互相平行（即M1与M2严格垂直）时，得到的是等倾干涉条纹，其干涉图样位于无穷远处，若在Y处放一个毛玻璃屏，可观察到一圈圈的同心圆干涉条纹。设光源中任一束光以入射角i 射到“空气薄膜”表面，其光程差为：
δ=2dcosi （21-1）
对于k级亮条纹满足：δ=2dcosi=kλ（21-2）
在同心圆的圆心处i=0,干涉条纹的级数最高，此时
△=2d=kλ（21-3）
当移动M1使间距d增大时，圆心的干涉级次增加，可看到中心条纹一个个向外冒出；当使
间距d减小时，中心条纹一个个向内缩进。每冒出或缩进一个条纹时，d就相应的增加或减少λ／2。若测出M2移动的距离△d，数出相应的冒出或缩进的条纹个数△k，就可以算出钠黄光的波长为：
λ=2△d／△k （21-4）
4.钠光的双线波长差的测量原理
钠光灯发出的光，其中两条主谱线的波长(钠双线的波长分别为λ1=589.0和λ2=589.6)和强度都很接近，在迈克尔逊干涉仪中将独立地发生干涉条纹，两组条纹叠加的结果使干涉条纹的视见度的发生周期性变化。
当光程差满足条件：δ
1=k
1
λ
1
=(2 k
1
+1)
2
2
λ
(k
1
=0,1,2……)
在一种光的明条纹处，另一种光出现暗条纹，导致在整个视场中将看不到干涉条纹，即称之为零视度。
同样，当光程差满足条件：δ
2= k
2
λ
1
=[2( k
2
+1)+1]
2
2
λ
（k
2
=0,1,2……）
此时，视见度也为零，所以连续两次出现光程差的变化为
δ
2-δ
1
= （k
2
-k
1
）λ
1
=（k
2
-k
1
+1）λ
2
(21-5)
又由于
δ
2-δ
1
=2△d (21-6)
(其中△d为M2移动的距离，在干涉仪上可以直接读出来)
因为λ
1、λ
2
相当接近，所以有
λ
1λ
2
=
2
?
?
?
?
?－λ（21-7）
由（21-5）、（21-6）、（21-7）三式即可得波长差：
△λ=λ
1-λ
2
=
1
2
2
1
δ
δ
λ
λ
－
=
1
2
2
δ
δ
λ
－
－
?
?
?
?
?
=
d
?
?
?
?
?
?
2
2
－
λ
（21-8）
5.定域干涉与非定域干涉
（1）用迈克尔逊干涉仪可观察到定域干涉和非定域干涉，这取决于光源的性质。（2）定域干涉又分为等倾干涉和等厚干涉，这取决于M1和M2是否垂直，也就是说M2与M1*是否平行，当平行时为等倾干涉，当用一定的小角度时，为等厚干涉。当使用扩展的面光源时，只能获得定域干涉，形成的干涉条纹都有一定的位置。
（3）发出的光，经凸透镜L后会聚S点。S点可看做一点光源，经N1、M2、M1*的反射，也等效于沿轴向分布的2个虚光源S１′、S２′所产生的干涉。因S
１′、S
２
′发出的球面波在相遇空间处处相干，所以观察屏Y放在不同位置上，
则可看到不同形状的干涉条纹，故称为非定域干涉。
[实验步骤]
1.迈克尔逊干涉仪的调节（其结构图见图21-1和21-2）
（1）认识仪器的各个部件，了解其使用和调节方法。
（2）调节底座上的三只调平螺丝9，使仪器大致水平，而后旋紧紧圈10，以保持座架稳定。
（3）放置好钠光灯的位置，调整光路，使钠光灯，分光板中心，全反射镜M1的中心在同一直线上。转动粗动手轮2，使得M1与M2到G1的距离大致相等（即拖板标志线在主尺32 cm 位置）。再调节M2，使得M1、M2与N1、N2成45度角，即M1⊥M2，N1∥N2。
（实验室中的仪器一般N1、N2已调好，基本上不需要调动）
（4）打开钠光灯开光，使其正常发光。光源与分光板N1插入毛玻璃屏（在毛玻璃屏上画上个十字）用眼睛在投影屏处透过N1直视M2镜，可以看到两个十字象，细心调节M1镜后面的三个螺丝使两个十字重合，如果难以重合，可略微调节一下M2镜后的三个螺丝。当两个十字完全重合时，就将看到有明暗相间的干涉圆环，若干涉环模糊，可轻轻转动粗调手轮，移动一下M2镜移动的位置,一旦重合，等倾干涉条纹就会出现。
（5）出现干涉条纹后，调节M1附近的水平拉簧螺钉15和垂直拉簧螺钉16，使得出现的圆心干涉条纹的圆心在投影屏的中心。用眼睛观察干涉条纹，当眼睛左右移动时，若条纹冒出或缩进则应调节水平拉15，当眼睛上下移动时，若条纹冒出或缩进则应调节垂直拉簧螺钉16，直到使眼睛移动时干涉条纹稳定为止。
2.钠光波长λ的测量
轻微的调动微动手轮，以增大（或减小）d，观察干涉圆环的冒出（或缩进）现象。然后确定其冒出或缩进（任选一种）。确定M2镜的某一位置为起点，记录
此时的位置d
0,而后记录每冒出或缩进50个干涉圆环的M1镜的位置d
i
，连续
读取8数据（d
1…d
8
）,应用逐差法算出
─
d
?=
4
1
i
3
0=
∑（d
4
+i
-d
i
）再根据公式（21-4）
λ=2
—
d
?／△k 算出λ。
3.钠双线的波长差的测量
（1）通过调节观察确定视见度为零的位置：当调节到干涉条纹模糊时，注意其模糊程度，视见度在大概两个模糊临界点的中心，熟练掌握调节确定视见度的位置，确定视见度为零的的距离以便一下步骤的操作。
（2）转动粗动手轮及微动手轮使视场中心的视见度为零，记下M2的位置读数
d*
0，重复连续调节6次视见度为零M2的位置d*
i
，连续读取6个数据（d*
1
…d*
5
），
同样用逐差法算出
—
*
d
?＝
3
12
0=
∑
i
（d*
3+i
-d
i
），进而用公式（21-8）
Δλ=
—
*
2
2d
?
?
?
?
?
?－λ
（
—
λ=589.3nm）求出Δλ。
[实验数据表格与要求]
1.表格
表一：测量钠光的波长λ(其中Δd是对应的冒出或缩进条纹数Δk=200时M2移动的距离)
次数
i
0 1 2 3 4 5 6 7 8
冒出（缩
进）
条纹
数k
0 50 100 150 200 250 300 350 400
d
i
( mm) 32.08
204
32.09
679
32.11
176
32.12
642
32.14
132
32.15
613
32.17
079
32.18
558
32.20
044
逐差法求
—d ?
Δ
d=d
4
+i -d
i
(mm
)
0.05934 0.05903 0.05916 0.05912
表二：测量钠双线的波长差Δλ
次数i 0 1 2 3 4 5 6
d *i (mm)
32.26441 32.55381 32.84301 33.13243 33.42188 33.71126 34.00083
逐差法求—
*d ?
Δd *=d *3+i -d *
i (mm)
0.86807
0.86825 0.86840
[实验数据处理]
（1） 光波波长的计算： 由公式Δd=d 4+i -d i 得：
Δd 1=d 5-d 1=32.15613-32.09679=0.05934mm Δd 2=d 6- d 2=32.17079-32.11176=0.05903mm Δd 3=d 7- d 3=32.18558-32.12642=0.05916mm Δd 4=d 8- d 4
1
=32.20044-32.14132=0.05912mm
则对应的相邻条纹数Δk=200对应的平均距离为 —d ?=41
(0.05934+0.05903+0.05916+0.05912)=0.05916mm
λ=20005916.02 ?=0.0005916mm=591.6nm
光波波长λ的相对误差为E λ=
λ
λλ0-×100%=3.5893
.5896.591-×100%=0.4%
d ?的不确定度的计算： A 类：
S d ?=∑=?-?-41
2
141i i d d ）（= ()()()()[]
222205916.005912.005916.005916.005916.005903.005916.005934.03
1
-+-+-+-=0.00013mm B 类：
3
d inst u ??=
=0.0001
3=0.000058 mm
总的不确定度U d ?=22
u S d +?=2
2000058
.000013.0+=0.00015mm U λ ＝2
???
??????d U d f =2d U k ??=20000015.02?=0.0000015mm=1.5nm
U λr =+
λ
λ
U ×100%=+
%1006
.5915
.1?=+0.3% 2.光波波长差的计算：
由公式Δd *i = d *3+i - d *
i 得：
Δd *1=d *4-d *1=33.42188-32.55381=0.86807mm Δd *2=d *5-d *2=33.71126-32.84301=0.86825mm
Δd *3=d *6-d *3=34.00083-33.13243=0.86840mm
则*d ?=
3
86840
.086825.086807.0++=0.86824mm
Δλ=32*2d ??
?? ??－λ=3
1086824.023.5896
2??=0.59996nm 光波波长差Δλ的相对误差E λ?=
???-?0
λλλ100%
=60000
.060000
.059996.0-×100%=0.007%
d ?的不确定度的计算： A 类：
S d ?=∑=?-?-31
2
**131i i d d ）（= ()()()[]
22286824.086840.086824.086825.086824.086807.02
1
-+-+-=0.00017mm B 类：
3
d inst u ??=
=0.0001
3=0.000058 mm
总的不确定度U *d ?=22
*u S d +?=2
2000058
.000017.0+=0.00018mm
U λ? ＝2
**
??
?
??????d U d f =22
23d ?λ U *d ? =262]1086824.0[23.5893???×0.00018×106
=0.00013nm U λ?r =+
λ
λ??U ×100%=+
%10099965.000013
.0? =+0.03% [实验结果]
光波波长的测量结果为：
λ=（591.6+1.5）nm ； U λr =+0.3%； E λ=0.4%。 光波波长差的测量结果为：
Δλ=（0.59996+0.00013）nm; U λ?r =+0.03%； E λ?=0.007%。
[注意事项]
1.光学仪器上的元件的精度很高，使用时动作要轻缓。
2. 对光学面的要求也极高，稍有玷污，将会影响测量，故切不可以用手促摸。
[实验讨论]
1. 定域干涉与非定域干涉的区别？
答：用迈克尔逊干涉仪可观察到定域干涉和非定域干涉，这取决于光源的性质。 定域干涉又分为等倾干涉和等厚干涉，这取决于M1和M2是否垂直，也就是说M2与M1*是否平行，当平行时为等倾干涉，当用一定的小角度时，为等厚干涉。当使用扩展的面光源时，只能获得定域干涉，形成的干涉条纹都有一定的位置。 由两虚点光源产生的两列波球面波，在空间相遇处，都有进行干涉，干涉条纹不定域，称为非定域干涉。非定域干涉的图样随观察屏的不同位置而异。 2.提出减少误差的方法？
答：迈克尔逊干涉仪是很精密的光学仪器，所以使用时应注意防尘、防震；不能触摸光学元件光学表面；不要对着仪器说话，咳嗽等；测量时动作要轻、要缓，尽量使身体部位离开实验台面，以防震动等等来减少误差；室内风扇的转动也对测量结果有一定的影响，产生一定的误差,做实验时应关掉风扇。 3.补偿板有什么作用?
答：补偿板的作用是为了使两相干光线分别穿过等厚的玻璃片三次，从而避免了因光线所经路程不等引起较大的光程差。
[实验心得]
通过做物理设计性实验，使我受益匪浅。由于是自己通过参考资料和上网查询以及指导老师的指正和指教，更加深入的了解了实验原理，做起实验来
手机：嘻嘻嘻嘻嘻谢谢
迈克尔逊干涉仪测He-Ne激光的波长
实验十 迈克尔逊干涉仪测He-Ne 激光的波长 迈克尔逊干涉仪是1883年美国物理学家迈克尔逊和莫雷合作设计制作出来的精密光学仪器。它利用分振幅法产生双光束以实现光的干涉，可以用来观察光的等倾、等厚和多光束干涉现象，测定单色光的波长和光源的相干长度等。在近代物理和计量技术中有广泛的应用。 【实验目的】 1．了解迈克尔逊干涉仪的特点，学会调整和使用。 2．学习用迈克尔逊干涉仪测量单色光波长及薄玻璃片厚度的方法。 【实验仪器】 WSM-100型迈克尔逊干涉仪，HNL －55700型H e -N e 激光器、扩束镜，白赤灯，毛玻璃片，光具座，薄玻璃片。 【实验原理】 迈克尔逊干涉仪工作原理：如图10-1所示。在图中S 为光源，G 1是分束板，G 1的一面镀有半反射膜，使照在上面的光线一半反射另一半透射。G 2是补偿板，M 1、M 2为平面反射镜。 光源H e -N e 激光器S 发出的光经会聚透镜L 扩束后，射入G 1板，在半反射面上分成两束光：光束(1)经G 1板内部折向M 1镜，经M 1反射后返回，再次穿过G 1板，到达屏E ；光束(2)透过半反射面，穿过补偿板G 2射向M 2镜，经M 2反射后，再次穿过G 2，由G 1下表面反射到达屏E 。两束光相遇发生干涉。 补偿板G 2的材料和厚度都和G 1板相同，并且与G 1板平行放置。考虑到光束(1)两次穿过玻璃板，G 2的作用是使光束(2)也两次经过玻璃板，从而使两光路条件完全相同，这样，可以认为干涉现象仅仅是由于M 1镜与M 2镜之间的相对位置引起的。 为清楚起见，光路可简化为图10-2所示，观察者自E 处向G 1板看去，透过G 1板，除直接看到M 1镜之外，还可以看到M 2镜在G 1板的反射像M 2'，M 1镜与M 2'构成空气薄膜。事实上M 1、M 2镜所引起的干涉，与M 1、M 2'之间的空气层所引起的干涉等效。 1．干涉法测光波波长原理： 考虑M 1、M 2'完全平行，相距d 时的情况。点光源S 在镜M 1、M 2'中所成的像s '、s ''构成相距d 2的相干光源，光路如图10-3所示。设s ''到0点的距离 为h 。这种情况下，干涉现象发生在两光相遇的所有空间中，因此干涉是非定域 的。对于屏幕上任意一点P 处，设s ''到0点的距离为h 。两像光源发出的光相 遇时的光程差为δ，P 点处发生相长干涉的条件为： λ=θ-θ+=δk h d 2h 2 1cos cos (10—1) 由(10-1)式，结合图3可以看出，保持h 与d 不变，令P 点向外移动时，1θ、2θ将增大，对应级次K 将伴随δ减小，所以中央条纹的级次高。 2E 图10-1 迈克尔逊干涉仪原理图 M M '图10-3干涉光程计算 2S 图10-2 迈克尔逊干涉仪简化光路
迈克尔逊干涉仪测‘
实验四 用迈克尔逊干涉仪空气的折射率 一、实验目的 用分离的光学元件构建一个迈克尔逊干涉仪。 通过降低空气的压强测量其折射率。 二、仪器和光学元件 光学平台；HeNe 激光；调整架，35x35mm ；平面镜，30x30mm ；磁性基座；分束器50:50；透镜，f=+20mm ；白屏；玻璃容器，手持气压泵，组合夹具，T 形连接，适配器，软管，硅管 三、实验原理 借助迈克尔逊干涉仪装置中的两个镜，光线被引进干涉仪。通过改变光路中容器内气体的压强，推算出空气的折射率。 If two Waves having the same frequency ω , but different amplitudes and different phases are coincident at one location , they superimpose to ()()2211sin sin αα-?+-?=wt a wt a Y The resulting can be described by the followlng : ()α-?=wt A Y sin w ith the amplitude δ cos 22122212?++=a a a a A (1) and the phase difference 21ααδ-= In a Michelson interferometer , the light beam is split by a half-silvered glass plate into two partial beams ( amplitude splitting ) , reflected by two mirrors , and again brought to interference behind the glass plate . Since only large luminous spots can exhibit circular interference fringes , the Iight beam is expanded between the laser and the glass plate by a lens L . If one replaces the real mirror M3 with its virtual image M3 /, , Which is formed by reflection by the glass plate , a point P of the real light source appears as the points P / , and P " of the virtual light sources L l and L 2 · Due to the different light paths , using the designations in Fig . 2 , 图 2 the phase difference is given by : θλπδcos 22???=d （2） λis the wavelength of the laser ljght used . According to ( 1 ) , the intensity distribution for a a a ==21 is 2cos 4~2 22δ??=a A I (3) Maxima thus occur when δis equal to a multiple of π2,hence with ( 2 ) λθ?=??m d cos 2；m=1，2，….. ( 4 )
高中物理-实验：用双缝干涉测量光的波长练习题
高中物理-实验：用双缝干涉测量光的波长练习题 基础·巩固 1.若把杨氏双缝干涉实验改在水中进行,其他条件不变,则得到的干涉条纹间距将如何变化 ( ) A.变大 B.变小 C.不变 D.不能确定 解析：光在水中的波长小于空气中波长,由条纹间距公式Δx=d l λ知,Δx∝λ,B 选项正确. 答案：B 2.用单色光做双缝干涉实验,下列说法正确的是( ) A.相邻干涉条纹之间的距离相等 B.屏幕上到两狭缝的路程差等于波长的整数倍的那些地方,将出现明条纹 C.屏与双缝之间距离减小,则屏上条纹的距离增大 D.在实验装置不变的情况下,红光条纹间距小于蓝光条纹间距 解析：双缝干涉,若入射光是单色光,则得到等间距分布的明暗相间的条纹,A 选项对;光程差等于波长整数倍的地方出现明纹,B 选项对;相邻两条亮纹（或暗纹）间距Δx=d l λ,若屏与双缝之间距离L 减小,屏上条纹间距减小,C 选项错；红光波长比蓝光波长长,所以保持L 、d 不变时,Δx 红＞Δx 蓝,D 选项错. 答案：AB 3.利用双缝装置观察色光的干涉现象时,用同一双缝且保持双缝到屏距离不变的情况下,以下说法正确的是( ) A.不同色光在屏上产生的条纹都应是明暗相间且等距的条纹 B.条纹间距与光的波长成正比 C.由于色光波长不同,位于中央的条纹可能是明条纹,也可能是暗条纹 D.红光产生的条纹间距比紫光产生的条纹间距小 解析：由条纹间距公式Δx=d l λ,同一双缝且保持双缝到屏距离不变的情况下,条纹间距与光的波长成正比,B 选项正确;不同色光在屏上产生的条纹间距是不等的,A 选项错误;虽然各色光波长不同,但中央的条纹一定是明条纹,C 选项错误;红光产生的条纹间距比紫光产生的条纹间距大,D 选项错误. 答案：B 4.用单色光做双缝干涉实验,下列说法正确的是( ) A.相邻干涉条纹之间的距离相等 B.中央明条纹宽度是两边明条纹宽度的2倍 C.屏与双缝之间的距离越小,则屏上条纹间距增大 D.在实验装置不变的情况下,红光的条纹间距小与蓝光的条纹间距 解析：在单色光做双缝干涉实验中,相邻干涉条纹之间的距离相等,A 选项正确,B 选项错误;由条纹间距公式Δx=d l λ,若其他量不变,屏与双缝之间的距离越小,则屏上条纹间距减小,C 选项错误;由于红光的波长大于蓝光的波长,所以红光的条纹间距大与蓝光的条纹间距,D 选项错误. 答案：A
实验：用双缝干涉测光的波长-习题
13. 4 实验 用双缝干涉测光的波长 习题 一、 考情分析 考试大纲 考纲解读 实验十五 用双缝干涉测光的波长 二、考点知识梳理 实验目的：1. 明确实验器材的构成及其作用. 2.观察白光及单色光的双缝干涉图样. 3.测定单色光的波长. 实验原理： 1、光源发出的光经滤光片成为单色光，单色光通过单缝后，经双缝产生稳定的干涉图样，干涉条纹可从屏上观察到.图样中相邻两条亮(暗)纹间的距离△x 与双缝间的距离d 、双缝到屏的距离L 、单色光的波长λ之间满足 .通过测量d 、L 、Δx 就可计算出光的波长. 2、双缝间的距离d 是已知的，双缝到屏的距离L 可以用________测出，相邻两条亮（暗）纹间的距离Δx 用_________（如图实14-1）测出. 测量头由______、_______、_______等构成.转动手轮，分划板会左右移动. 测量时，应使分划板中心刻线对齐条纹的_______（如图实14-2），记下此时手轮上的读数. 转动测量头，使分划板中心刻线对齐另一条纹的中心，记下此时手轮上的读数. 两次读数________就表示这两条条纹间的距离. 实验器材：双缝干涉仪、米尺、测量头. 三、考点知识解读 剖析： （一）、实验步骤： ① 、 观 察 双 缝 干 涉 图 样 ： 1．如图实14-3所示，把直径约10cm 、长约1m 的遮光简水平放在光具座 图14-1 图14-2
上，筒的一端装有双缝，另一端装有毛玻璃屏. 2．取下双缝，打开光源，调节光源的高度，使它发出的一束光能够沿着遮光 筒 的 轴 线 把 屏 照 亮 . 3．放好单缝和双缝，单缝和双缝间的距离约为 5 cm ～10 cm ，使缝相互平行，中心大致位于遮光筒的轴线上，这时在屏上就会看到白光的双缝干涉图样. 4. 在单缝和光源间放上滤光片，观察单色光的双缝干涉图样. 5．分别改变滤光片和双缝，观察干涉图样的变化. ② 测 定 单 色 光 的 波 长 ： 6．已知双缝间的距离，用米尺测出双缝到屏的距离，用测量头测出相邻两条亮(暗)纹间的距离 ，由 ，算单色光的波长.为了减小误差， 可测出条亮纹(暗)纹间的距离，则可以求出相邻两条亮（暗）纹间的距离 . 例如，转动测量头上的手轮，把分划板上的刻线对准视场左边的某一亮条纹（记下读数），把分划板向右移动，使之对齐第7条亮条纹（记下读数 ），则 . 7 ．换用不同颜色的滤光片，观察干涉条纹间距的变化，并求出相应色光 图14-3 图14-4
迈克尔逊干涉仪实验报告
迈克尔逊和法布里-珀罗干涉仪 摘要：迈克尔逊干涉仪是一种精密光学仪器，在近代物理和近代计量技术中都有着重要的应用。通过迈克尔逊干涉的实验，我们可以熟悉迈克尔逊干涉仪的结构并掌握其调整方法，了解电光源非定域干涉条纹的形成与特点和变化规律，并利用干涉条纹的变化测定光源的波长，测量空气折射率。本实验报告简述了迈克尔逊干涉仪实验原理，阐述了具体实验过程与结果以及实验过程中的心得体会，并尝试对实验过程中遇到的一些问题进行解释。 关键词： 迈克尔逊干涉仪；法布里-珀罗干涉仪；干涉；空气折射率； 一、引言 【实验背景】 迈克尔逊干涉仪是1883年美国物理学家迈克尔逊和莫雷合作，为研究“以太”漂移而设计制造出来的精密光学仪器。它是利用分振幅法产生双光束以实现干涉。通过调整该干涉仪，可以产生等厚干涉条纹，也可以产生等倾干涉条纹，主要用于长度和折射率的测量。法布里-珀罗干涉仪是珀罗于1897年所发明的一种能现多光束干涉的仪器，是长度计量和研究光谱超精细结构的有效工具； 它还是激光共振腔的基本构型，其理论也是研究干涉光片的基础，在光学中一直起着重要的作用。在光谱学中，应用精确的迈克尔逊干涉仪或法布里-珀罗干涉仪，可以准确而详细地测定谱线的波长及其精细结构。 【实验目的】 1．掌握迈克尔逊干涉仪和法布里-珀罗干涉仪的工作原理和调节方法； 2．了解各类型干涉条纹的形成条件、条纹特点和变化规律； 3．测量空气的折射率。 【实验原理】 （一） 迈克尔逊干涉仪 1M 、2M 是一对平面反射镜，1G 、2G 是厚度和折射率都完全相同的一对平行玻璃板，1G 称 为分光板，在其表面 A 镀有半反射半透射膜，2G 称为补偿片，与1G 平行。 当光照到1G 上时，在半透膜上分成两束光，透射光1射到1M ，经1M 反射后，透过2G ，在1G 的半透膜上反射到达E ；反射光2射到2M ，经2M 反射后，透过1G 射向E 。两束光在玻璃中的 光程相等。当观察者从E 处向1G 看去时，除直接看到2M 外还可以看到1M 的像1 M 。于是1、2
高中物理-实验：用双缝干涉测量光的波长测试题
高中物理-实验：用双缝干涉测量光的波长测试题 一、实验：用双缝干涉测量光的波长实验题 1．（一）在做了“测定平行玻璃砖的折射率”的实验（如图）后，某同学得出下列几种结论中，说法正确的是_______________ A．玻璃砖的宽度适当选大些 B．入射角应尽量小些，防止在另一侧面发生全反射 C．大头针P1、P2及P3、P4之间的距离应适当大些 D．入射角越大越好，这样测量误差能尽可能的减小 E.玻璃砖的折射率与入射角有关，入射角越大，测得折射率越大 F.玻璃砖的折射率与入射角无关，入射角越大，折射角越大，但是入射角与折射角的正弦值的比值是一个常数 G.玻璃砖的折射率与入射角无关，入射角越大，折射角越大，但是入射角与折射角的比值是一个常数 （二）做“用双缝干涉测光的波长”实验中，使用的双缝间距d＝0.20mm，双缝到光屏的距离L＝600mm，观察到的干涉条纹如图所示． (1)在测量头上的是一个螺旋测微器（又叫“千分尺”），分划板上的刻度线处于x1、x2位置时，对应的示数如图所示，则分划板位置x1＝________mm，x2＝________mm； (2)相邻亮纹的间距△x________mm； (3)计算单色光的波长的公式λ＝________（用L、d、x1、x2表示）； (4)代入数据计算单色光的波长λ＝_______m（结果保留两位有效数字）． 2．用双缝干涉测光的波长。实验装置如图所示，已知单缝与双缝间的距离L1=100mm，双缝与屏的距离L2=700mm，双缝间距d=0.25mm。用测量头来测量亮纹中心的距离。测量头由分划板、目镜、手轮等构成，转动手轮，使分划板左右移动，让分划板的中心刻线对准亮纹的中心（如图所示），记下此时手轮上的读数，转动测量头，使分划板中心刻线对准
双棱镜干涉测钠光波长
北京航空航天大学基础物理实验 ------研究性实验 实验题目双棱镜干涉测钠光波长 一、摘要 法国科学家菲涅耳（Augustin J.Fresnel）在1826年进行的双棱镜实验证明了光的干涉现象的存在，它不借助光的衍射而形成分波面干涉，用毫米级的测量得到纳米级的精度，其物理思想、实验方法与测量技巧至今仍然值得我们学习。 二、实验原理 如果两列频率相同的光波沿着几乎相同的方向传播，并且这两列光波的位相差不随时间而变化，那么在两列光波相交的区域内，光强的分布不是均匀的，而是在某些地方表现为加强，在另一些地方表现为减弱(甚至可能为零)，这种现象称为光的干涉。 菲涅尔镜双棱镜可以看作是由两块底面相接、棱角很小的直角棱镜合成。若置单色光源S于双棱镜的正前方，则从S射来的光束通过双棱镜的折射后，变成两束相互重叠的光，这两束光放佛是从光源的两个虚像S1 和S2是两个相干光源，所以若在两
束光想重叠的区域内放置一屏，即可观察到明暗相间的干涉条纹。 菲涅耳利用如图1所示装置，获得了双光束的干涉现象．图中双棱镜B 是一个分割波前的分束器，它的外形结构如图2所示．将一块平玻璃板的上表面加工成两楔形板，端面与棱脊垂直，楔角较小(一般小于1°). 当狭缝S 发出的光波投射到双棱镜B 上时，借助棱镜界面的两次折射，其波前便分割成两部分，形成沿不同方向传播的两束相干柱波．通过双棱镜观察这两束光，就好像它们是由虚光源1S 和2S 发出的一样，故在两束光相互交叠区域内产生干涉．如果狭缝的宽度较小且双棱镜的棱脊和光源狭缝平行，便可在光屏Q 上观察到平行于狭缝的等间距干涉条纹。 双棱镜的干涉条纹图 设d 代表两虚光源1S 和2S 间的距离，D 为虚光源所在的平面(近似地在光源狭缝S 的平面内)至观察屏Q 的距离，且D d <<，任意两条相邻的亮（或暗）条纹间的距离为x ?，则实验所用光波波长λ可由下式表示：（根据形成明、暗条纹的条件，当光 程差为半波长的偶数倍时产生明条纹，当光程差为半波长的奇数倍时产生暗条纹） (1) 上式表明，只要测出d 、D 和x ?，就可算出光波波长。 三、实验仪器 双棱镜、可调狭缝、凸透镜、观察屏、光具座、测微目镜、钠光灯、白屏。 1、测微目镜简介 测微目镜（又名测微头）一般作为光学精密计量仪器的附件，也可以单独使用，主要用于测量微小长度。如图3()a 所示，测微目镜主要由目镜、分划板、读数鼓轮组 x D d ?=λ
迈克尔逊干涉仪实验与最佳测量区间的分析
迈克尔逊干涉仪实验与最佳测量区间的分析 摘要：用迈克尔逊干涉仪能观察到等倾干涉、等厚干涉条纹和白光干涉的彩色条纹。产生等倾干涉与等厚干涉不仅与M 1与2'M 之间的夹角α有关，还受其间空气 层厚度d 的影响。在测H e-N e 激光波长时，通过分析，在一定的测量区间内，测得的波长误差较小。本文主要对等倾干涉等厚干涉所遇到的现象、特点及仪器的调节图像的判断进行分析，接着分析白光干涉现象中央条纹的亮暗，最后对测波长的最佳区间分析，并经过实验得出最佳测量范围。 关键词：迈克尔逊干涉仪 等倾干涉 等厚干涉 白光干涉 最佳测量区间 Michelson interferometer experiment with the best measurement interval analysis Abstract: Such dumping intervention, uniform thickness interference, white stripe and color interference fringes as can be observed in the Michelson interferometer. Inclined to interfere in the formation and the thickness intervention with the M 1 and 2'M the angle, which is also affected by the air layer thickness d effects. The He – Ne laser wavelength measurement, after analysis, in a certain interval measurement, the measurement error of wavelength is smaller. In this paper, such as the dumping of interference encountered thick interference phenomena, characteristics and the regulatory apparatus judgment image analysis then analyzes white interference fringes of the central-darkness, in the final test ,after the best wavelength interval analysis, we carry out some experiments and make out the best measurement range Key words: Michelson interferometer dumping intervention uniform thickness interference the white light interference best sampling interval
《实验：用双缝干涉测量光的波长》测试题(含答案)
《实验：用双缝干涉测量光的波长》测试题(含答案) 一、实验：用双缝干涉测量光的波长实验题 1．在“用双缝干涉测光的波长”的实验中，某同学安装实验装置如图甲所示，调试好后能观察到清晰的干涉条纹． （1）根据实验装置知，②、③、④依次是______、______、______． （2）某次实验时，该同学调节分划板的位置，使分划板中心刻线对齐某亮纹的中心，如图乙所示，此时螺旋测微器的读数为______mm． （3）转动手轮，使分划线向一侧移动到另一条亮纹的中心位置，再次从螺旋测微器上读数．若实验测得4条亮纹中心间的距离为?x1=0.960mm，已知双缝间距为d=1.5mm，双缝到屏的距离为L=1.00m，则对应的光波波长λ=______mm． 2．某同学用如图所示的实验装置测量光的波长。 (1)用某种单色光做实验时，在离双缝1.2m远的屏上，用测量头测量条纹的宽度：先将测量头的分划板中心刻线与某亮纹中心对齐，将该亮纹定为第1条亮纹，此时手轮上的示数如图甲所示；然后同方向转动测量头，使分划板中心刻线与第4条亮纹中心对齐，此时手轮上的示数如图乙所示。图甲读数为__________mm，图乙读数为___________mm。已知两缝间的间距为0．3mm，由以上数据，可得该单色光的波长是_________m(结果保留2位有效数字)。 (2)若实验中发现条纹太密，难以测量，可以采用的改善方法有____________。 A．改用波长较短的光作为入射光 B．增大双缝到屏的距离 C．换窄一点的单缝 D．换间距为0.2mm的双缝 3．小明和小强两位同学根据老师的要求到实验室想利用双缝干涉实验仪测量光的波长，实验老师给他提供（如图甲所示的）实验仪器。接通电源使光源正常发光。回答下列问题：
实验二 用双棱镜干涉测钠光波长(05)
实验二用双棱镜干涉测钠光波长 [实验目的] 1、观察双棱镜产生的双光束干涉现象，进一步理解产生干涉的条件； 2、学会用双棱镜测定光波波长。 [实验仪器] 双棱镜，可调狭缝，会聚透镜（f=20cm,Φ=35mm两片），测微目镜(JX8)，光具座(JZ-2)，滑块（5块）、滑块支架（5个）、白屏，钠光灯(Gp20Na)。 [实验原理] 如果两列频率相同的光波沿着几乎相同的方向传播，并且这两列光波的位相差不随时间而变化，那么在两列光波相交的区域内，光强的分布不是均匀的，而是在某些地方表现为加强，在另一些地方表现为减弱（甚至可能为零），这种现象称为光的干涉。 菲涅耳利用图（一）所示装置，获得了双光束的干涉现象。图中双棱镜AB是一个分割波前的分束器，它的外形结构如图（二）所示，将一块平玻璃板的上表面加工成两楔形板，端面与棱脊垂直，楔角A 较小（一般小于10）。从单色光源M 发出的光波经透镜L会聚于狭缝S， 使S成为具有较大亮度的线状光源。 当狭缝S发出的光波投射到双棱镜 AB上时，经折射后，其波前便分割 成两部分，形成沿不同方向传播的 两束相干柱波。通过双棱镜观察这 两束光，就好像它们是由虚光源S1 和S2发出的一样，故在两束光相互 交叠区域P1P2内产生干涉。如果狭缝的宽度较小且双棱镜的棱脊和光源狭缝平行，便可在白屏P上观察到平行于狭缝的等间距干涉条纹。
设d '代表两虚光源S 1和S 2间的距离，d 为虚光源所在的平面（近似地在光源狭缝S 的平面内）至观察屏P 的距离，且d '＜＜d ，干涉条纹宽度为x ?，则实验所用光波波长λ可由下式表示： x d d ?= ' λ…………………………① 上式表明，只要测出d '、d 和x ?，就可算出光波波长λ。这是一种光波波长的绝 对测量方法，通过使用简单的米尺和测微目镜，进行毫米量级的长度测量，便可推算出微米量级的光波波长。 由于干涉条纹宽度x ?很小，必须使用测微目镜进行测量。两虚光源间的距离d '，可用一已知焦距为f '的会聚透镜L ， 置于双棱镜与测微目镜之间，如图（三），由透镜 两次成像法求得。只要使测目镜到狭缝的距离d ＞4f ，，，前后移动透镜，就可以在L ， 的两个不同位置上从测微目镜中看到两光源S 1和S 2，其中之一组为放大的实像，另一组为缩小的实像。如果分别测得二放大像的间距d 1和二缩小像的间距d 2，则根据下式： 21'd d d =…………………………② 即可求得两虚光源之间的距离d ， 。 [实验内容] 1、 调节共轴 （1） 将单色光源M 、会聚透镜L 、狭缝S 、双棱镜AB 与测微目镜P ，按图 （一）所示次序放置在光具座上，用目视粗略地调整它们中心等高、共轴，并使双棱镜的底面与系统的光轴垂直，棱脊和狭缝的取向大体平行。 （2） 点亮光源M ，通过透镜照亮狭缝S ，用手执白屏在双棱镜后面检查： 经双棱镜折射后的光束，有否叠加区P 1P 2（应更亮些），叠加区能否进入测微目镜，当白屏移动时叠加区是否逐渐向左、右或上下偏移根据观测到的现象，作出判断，再进行必要的调节（共轴）。 2、 调节干涉条纹 （1） 减小狭缝宽度（以提高光源的空间相干性），一般情况下（在近处）可 从测微目镜观察到不太清晰的干涉条纹。若远一点观察不到干涉条纹，
“迈克尔逊干涉仪”实验报告
“迈克尔逊干涉仪”实验报告 【引言】 迈克尔逊干涉仪是美国物理学家迈克尔逊(A.A.Michelson)发明的。1887年迈克尔逊和莫雷(Morley)否定了“以太”的存在，为爱因斯坦的狭义相对论提供了实验依据。迈克尔逊用镉红光波长作为干涉仪光源来测量标准米尺的长度，建立了以光波长为基准的绝对长度标准，即1m=1 553 164．13个镉红线的波长。在光谱学方面，迈克尔逊发现了氢光谱的精细结构以及水银和铊光谱的超精细结构，这一发现在现代原子理论中起了重大作用。迈克尔逊还用该干涉仪测量出太阳系以外星球的大小。 因创造精密的光学仪器，和用以进行光谱学和度量学的研究，并精密测出光速，迈克尔逊于1907年获得了诺贝尔物理学奖。 【实验目的】 （1）了解迈克尔逊干涉仪的原理和调整方法。 （2）测量光波的波长和钠双线波长差。 【实验仪器】 迈克尔逊干涉仪、He-Ne激光器、钠光灯、扩束镜 【实验原理】 1.迈克尔逊干涉仪结构原理 图1是迈克尔逊干涉仪光路图，点光源 S发出的光射在分光镜G1，G1右表面镀有半 透半反射膜，使入射光分成强度相等的两束。 反射光和透射光分别垂直入射到全反射镜M1 和M2，它们经反射后再回到G1的半透半反射 膜处，再分别经过透射和反射后，来到观察区 域E。如到达E处的两束光满足相干条件，可 发生干涉现象。 G2为补偿扳，它与G1为相同材料，有 相同的厚度，且平行安装，目的是要使参加干 涉的两光束经过玻璃板的次数相等，波阵面不会发生横向平移。 M1为可动全反射镜，背部有三个粗调螺丝。 M2为固定全反射镜，背部有三个粗调螺丝，侧面和下面有两个微调螺丝。 2.可动全反镜移动及读数 可动全反镜在导轨上可由粗动手轮和微动手轮的转动而前后移动。可动全反镜位置的读数为： ××.□□△△△ (mm) （1）××在mm刻度尺上读出。
实验用双缝干涉测光的波长(精)
实验用双缝干涉测光的波长 ●教学目标 一、知识目标 1.复习巩固双缝干涉实验原理. 2.观察双缝干涉图样，掌握实验方法. 3.测定单色光的波长. 二、能力目标 培养学生的动手能力和分析处理“故障”的能力. 三、德育目标 1.培养工作中的合作精神. 2.耐心细致的实验态度. ●教学重点 L 、d 、λ的准确测量. ●教学难点 “故障”分析及排除. ●教学方法 1.通过复习弄清测量原理. 2.学生动手实验，观察图样测定波长. ●教学用具 双缝干涉仪、光具座、光源、学生电源、导线、滤光片、单缝、双缝、遮光筒、毛玻璃屏、测量头、刻度尺. ●课时安排 1课时 ●教学过程 一、复习基础知识 如图20—29所示，灯丝发出的光，经过滤片后变成单色光，再经过单缝S 时发生衍射，这时单缝S 相当于一单色光源，衍射光波同时达到双缝S 1和S 2之后，再次发生衍射，S 1、S 2双缝相当于两个步调完全一致的单色相干光源，通过S 1、S 2后的单色光在屏上相遇并叠加，当路程差P 1S 2-P 1S 1=k λ(k =0、1、2…)时，在P 1点叠加时得到明条纹，当路程差P 2S 2-P 2S 1= （2k +1）· 2 (k =0、1、2…)时，在P 2点叠加时得到暗条纹.相邻两条明条纹间距Δx ,与入射光波长λ，双缝S 1、S 2间距d 及双缝与屏的距离L 有关，其关系式为：Δx =d L λ，只要测出L ，d ,Δx ，根据这一关系就可求出光波波长λ.
若不加滤光片，通过双缝的光源将是白光，因干涉条纹间距（条纹宽度）与波长成正比，因此在亮纹处，各种颜色的光宽度不同，叠加时不能完全重合，从而呈现彩色条纹. 二、测量方法 两条相邻明（暗）条纹间的距离Δx 1用测量头测出.测量头由分划板、目镜、手轮等构成，（课本图实—3），转动手轮，分划板会左、右移动.测量时，应使分划板中心刻线对齐条纹的中心（课本图实—4），记下此时手轮上的读数a 1，转动手轮，使分划板向一侧移动，当分划板中心刻线对齐另一条相邻的明条纹中心时，记下手轮上的刻度数a 2，两次读数之差就是相邻两条明条纹间的距离，即Δx =|a 1-a 2|. Δx 很小，直接测量时相对误差较大，通常测出n 条明条纹间距离a ，再推算相邻两条明（暗）条纹间的距离，即条纹宽度Δx =1 n a . 三、学生活动 1.观察双缝干涉图样 （教师指导学生按步骤进行测量，也可引导学生先设计好步骤，分析研究后再进行，教师可将实验步骤投影） 步骤：（1）按课本图实—2，将光源、单缝、遮光管、毛玻璃屏依次安放在光具座上. （2）接好光源，打开开关，使灯丝正常发光. （3）调节各器件的高度，使光源灯丝发出的光能沿轴线到达光屏. （4）安装双缝，使双缝与单缝的缝平行，二者间距约5~10 cm. （5）放上单缝，观察白光的干涉条纹. （6）在单缝和光源间放上滤光片，观察单色光的干涉条纹. 2.测定单色光的波长 （1）安装测量头，调节至可清晰观察到干涉条纹. (2)使分划板中心刻线对齐某条亮条纹的中央，记下手轮上的读数a 1，转动手轮，使分划板中心刻线移动；记下移动的条纹数n 和移动后手轮的读数a 2,a 1与a 2之差即为n 条亮纹的间距. (3)用刻度尺测量双缝到光屏间距离L . (4)用游标卡尺测量双缝间距d (这一步也可省去，d 在双缝玻璃上已标出） （5）重复测量、计算，求出波长的平均值. (6)换用不同滤光片，重复实验. 四、实验过程中教师指导 （1）双缝干涉仪是比较精密的实验仪器，实验前教师要指导学生轻拿轻放，不要随便拆分遮光筒，测量头等元件，学生若有探索的兴趣应在教师指导下进行. (2)滤光片、单缝、双缝、目镜等会粘附灰尘，要指导学生用擦镜纸轻轻擦拭，不用其他物品擦拭或口吹气除尘. (3)指导安装时，要求学生注意调节光源、滤光片、单缝、双缝的中心均在遮光筒的中心轴线上，并使单缝、双缝平行且竖直，引导学生分析理由. （4）光源使用线状长丝灯泡，调节时使之与单缝平行且靠近. (5)实验中会出现像屏上的光很弱的情况.主要是灯丝、单缝、双缝、测量头与遮光筒不共轴线所致；干涉条纹的清晰与否与单缝和双缝是否平行很有关系.因此（3）（4）两步要求应在学生实验中引导他们分析，培养分析问题的能力. （6）实验过程中学生还会遇到各种类似“故障”，教师要鼓励他们分析查找原因.
用双缝干涉测量光的波长含答案
实验十五用双缝干涉测量光的波长 一、实验目的 1．理解双缝干涉的原理，能安装和调试仪器． 2．观察入射光分别为白光和单色光时双缝干涉的图样． 3．掌握利用公式Δx＝l d λ测波长的方法． 二、实验原理 单色光通过单缝后，经双缝产生稳定的干涉图样，图样中相邻两条亮(暗)条纹间的距离Δx 与双缝间的距离d、双缝到屏的距离l、单色光的波长λ之间满足λ＝d·Δx/l. 三、实验器材 双缝干涉仪，即：光具座、光源、滤光片、单缝、双缝、遮光筒、毛玻璃屏、测量头，另外还有学生电源、导线、刻度尺． 附：测量头的构造及使用 如图1甲所示，测量头由分划板、目镜、手轮等构成，转动手轮，分划板会向左右移动，测量时，应使分划板的中心刻度对齐条纹的中心，如图乙，记下此时手轮上的读数．然后转动测量头，使分划板中心刻线与另一条纹的中心对齐，再次记下手轮上的刻度．两次读数之差就表示这两个亮条纹间的距离． 图1 实际测量时，要测出n条亮条纹(暗条纹)的宽度，设为a，那么Δx＝ a n－1 . 四、实验步骤 1．安装仪器 (1)将光源、遮光筒、毛玻璃屏依次安放在光具座上，如图2所示． 图2 (2)接好光源，打开开关，使白炽灯正常发光．调节各部件的高度，使光源灯丝发出的光 能沿轴线到达光屏．
(3)安装单缝和双缝，中心位于遮光筒的轴线上，使双缝和单缝相互平行． 2．观察与记录 (1)调整单缝与双缝间距为几厘米时，观察白光的干涉条纹． (2)在单缝和光源间放上滤光片，观察单色光的干涉条纹． (3)调节测量头，使分划板中心刻度线对齐第1条亮条纹的中心，记下手轮上的读数a 1；转动手轮，使分划板向一侧移动，当分划板中心刻度线与第n 条相邻的亮条纹中心对齐 时，记下手轮上的刻度数a 2，则相邻两条纹间的距离Δx ＝|a 1－a 2|n －1 . (4)换用不同的滤光片，测量其他色光的波长． 3．数据处理 用刻度尺测量出双缝到光屏间的距离l ，由公式λ＝d l Δx 计算波长．重复测量、计算，求出波长的平均值． 五、误差分析 测定单色光的波长，其误差主要由测量引起，条纹间距Δx 测量不准，或双缝到屏的距离测不准都会引起误差，但都属于偶然误差，可采用多次测量取平均值的方法来减小误差． 六、注意事项 1．调节双缝干涉仪时，要注意调整光源的高度，使它发出的一束光能够沿着遮光筒的轴线把屏照亮． 2．放置单缝和双缝时，缝要相互平行，中心大致位于遮光筒的轴线上． 3．调节测量头时，应使分划板中心刻线和条纹的中心对齐，记清此时手轮上的读数，转动手轮，使分划板中心刻线和另一条纹的中心对齐，记下此时手轮上的读数，两次读数之差就表示这两条纹间的距离． 4．不要直接测Δx ，要测多个亮条纹的间距再计算得Δx ，这样可以减小误差． 5．白光的干涉观察到的是彩色条纹，其中白色在中央，红色在最外层． 记忆口诀 亮光源、滤光片，单缝双缝成一线； 遮光筒、测量头，中间有屏把像留； 单缝双缝平行放，共轴调整不能忘； 分划线、亮条纹，对齐平行测得准； n 条亮纹读尺数，相除可得邻间距； 缝距筒长记分明，波长公式要记清.
用双棱镜干涉测光波波长 (2)
用双棱镜干涉测光波波长 【实验目的】 1．掌握用双棱镜获得双光束干涉的方法，加深对干涉条件的理解． 2．学会用双棱镜测定钠光的波长. 【仪器和用具】 光具座，单色光源（钠灯），可调狭缝，双棱镜，辅助透镜（两片），测微目镜，白屏. 【实验原理】 如果两列频率相同的光波沿着几乎相同的方向传播，并且它们的位相差不随时间而变化，那么在两列光波相交的区域，光强分布是不均匀的，而是在某些地方表现为加强，在另一些地方表现为减弱（甚至可能为零），这种现象称为光的干涉， 菲涅耳利用图1所示的装置，获得了双光束的干涉现象，图中AB 是双棱镜，它的外形结构如图2所示，将一块平玻璃板的一个表面加工成两楔形板，端面与棱脊垂直，楔角A 较 小（一般小于10 ）．从单色光源发出的光经透镜L 会聚于狭缝S ，使成S 为具有较大亮度的线状光源．从狭缝S 发出的光，经双棱镜折射后，其波前被分割成两部分，形成两束光，就好像它们是由虚光源1S 和2S 发出的一样，满足相干光源条件，因此在两束光的交叠区域 21P P 内产生干涉．当观察屏P 离双棱镜足够远时，在屏上可观察到平行于狭缝S 的、明暗 相间的、等间距干涉条纹．
图1双棱镜干涉实验光路 图2 双棱镜结构 设两虚光源1S 和2S 之间的距离为d ，虚光源所在的平面（近似地在光源狭缝S 的平面内）到观察屏P 的距离为D ，且D d <<，干涉条纹间距为x ?，则实验所用光源的波长λ为 x D d ?= λ (1) 因此，只要测出d 、D 和x ?，就可用(1)式计算出光波波长． 【实验内容】 1．调节共轴 (1)按图1所示次序，将单色光源0S ，会聚透镜L ，狭缝S ，双棱镜AB 与测微目镜P 放置在光具座上．用目视法粗略地调节它们中心等高、共轴，棱脊和狭缝S 的取向大体平行． (2)点亮光源0S ，通过透镜L 照亮狭缝S ，用手执白纸屏在双棱镜后面检查：经双棱镜折射后的光束，有否叠加区21P P （应更亮些）?叠加区能否进入测微目镜？当移动白屏时，叠加区是否逐渐向左、右（或上、下）偏移？ 根据观测到的现象，作出判断，进行必要的调节使之共轴． 2．调节干涉条纹 (1)减小狭缝S 的宽度，绕系统的光轴缓慢地向左或右旋转双棱镜A B ，当双棱镜的棱脊与狭缝的取向严格平行时，从测微目镜中可观察到清晰的干涉条纹． (2)在看到清晰的干涉条纹后，为便于测量，将双棱镜或测微目镜前后移动，使干涉条纹的宽度适当．同时只要不影响条纹的清晰度，可适当增加狭缝S 的缝宽，以保持干涉条纹有足够的亮度．（注：双棱镜和狭缝的距离不宜过小，因为减小它们的距离，1S 和2S 间距也将减小，这对d 的测量不利．） 3．测量与计算 (1)用测微目镜测量干涉条纹的间距如，为了提高测量精度，可测出n 条（10～20条）干涉条纹的间距x ，除以n ，即得x ?.测量时，先使目镜叉丝对准某亮纹（或暗纹）的中心，然后旋转测微螺旋，使叉丝移过n 个条纹，读出两次读数，重复测量几次，求出x ?. (2)用光具座支架中心间距测量狭缝至观察屏的距离 D.由于狭缝平面与其支架中心不重合，且测微目镜的分划板（叉丝）平面也与其支架中心不重合，所以必须进行修正，以免
迈克尔逊干涉仪测量空气折射率
空气折射率的测量 学习要点和重点： 1、迈克尔逊干涉仪原理， 2、利用迈克尔逊干涉原理测量气体折射率的方法。 学习难点： 1、 光路的调整， 2、 干涉条纹变化数目的读取。 迈克尔逊干涉仪中的两束相干光各有一段光路在空间上是分开的，在其中一支光路上放进被研究对象不会影响另一支光路。本实验利用迈克尔逊原理测量空气折射率。 一、 实验目的与要求 1、 学习一种测量气体折射率的方法； 2、 进一步了解光的干涉现象及其形成条件； 3、 学习调整光路的方法。 二、 实验仪器 He-Ne 激光器、反射镜2个、分束镜、扩束镜、气室、打气球、气压表、毛玻璃等。 三、 实验原理 迈克尔逊干涉仪光路示意图如图1所示。其中，G 为平板玻璃，称为分束镜，它的一个表面镀有半反射金属膜，使光在金属膜处的反射光束与透射光束的光强基本相等。 M 1、M 2为互相垂直的平面反射镜，M 1、M 2镜面与分束镜G 均成450角；M 1可以移动，M 2固定。2M '表示M 2对G 金属膜的虚像。 从光源S 发出的一束光，在分束镜G 的半反射面上被分成反射光束1和透射光束2。光束1从G 反射出后投向M 1镜，反射回来再穿过G ；光束2投向M 2镜，经M 2镜反射回来再通过G 膜面上反射。于是，反射光束1与透射光束2在空间相遇，发生干涉。 由图1可知，迈克尔逊干涉仪中，当光束垂直入射至M 1、M 2镜时，两束光的光程差δ为 M 2M 图1 迈克尔逊干涉仪光路示意图
)(22211L n L n -=δ （1） 式中，1n 和2n 分别是路程1L 、2L 上介质的折射率。 设单色光在真空中的波长为λ，当 ,3 ,2 ,1 ,0 ,==K K λδ （2） 时干涉相长，相应地在接收屏中心的总光强为极大。由式（1）知，两束相干光的光程差不但与几何路程有关，还与路程上介质的折射率有关。 当1L 支路上介质折射率改变1n ?时，因光程的相应改变而引起的干涉条纹的变化数为N 。由（1）式和（2）式可知 1 12L N n λ = ? （3） 例如：取nm 0.633=λ和mm L 1001=，若条纹变化10=N ，则可以测得0003.0=?n 。可见，测出接收屏上某一处干涉条纹的变化数N ，就能测出光路中折射率的微小变化。 正常状态（Pa P C t 501001325.1,15?==）下，空气对在真空中波长为nm 0.633的光的折射率 00027652.1=n ，它与真空折射率之差为410765.2)1(-?=-n 。用一般方法不易测出这个折射率差， 而用干涉法能很方便地测量，且准确度高。 四、 实验内容及步骤 （一）实验装置 实验装置如图2所示。用He-Ne 激光作光源（He-Ne 激光的真空波长为nm 0.633=λ），并附加小孔光栏H 及扩束镜T 。扩束镜T 可以使激光束扩束。小孔光栏H 是为调节光束使之垂直入射在M 1、M 2镜上时用的。另外，为了测量空气折射率，在一支光路中加入一个玻璃气室，其长度为L 。气压表用来测量气室内气压。在O 处用毛玻璃作接收屏，在它上面可看到干涉条纹。 （二）测量方法 图2 测量空气折射率实验装置示意图 气压表
大物实验——双棱镜干涉实验(七)
双棱镜干涉实验 学生姓名：陈延新学号：111050104 班级：应用物理1101 实验项目名称：双棱镜干涉实验 一、实验目的： 1、掌握菲涅尔双棱镜获得双光干涉的方法； 2、验证光的波动性，了解分波阵面法获得相干光的原理； 3、观察双棱镜产生光干涉现象和特点，用双棱镜测定光波的波长 4、通过用菲涅耳双棱镜对钠灯波长的测量，掌握光学测量的一些基本技巧，培养动手能力。 二、实验仪器： 单导体激光器，钠光源，扩束镜，双棱镜，二维调节架，透镜，测微目镜，测量显微镜，白炽光，光具座 三、实验原理： （1）、菲涅耳双棱镜实际上是一个顶角极大的等腰三棱镜，如图1所示。它可看成由两个楔角很小的直角三棱镜所组成，故名双棱镜。当一个单色缝光源垂直入射时，通过上半个棱镜的光束向下偏折，通过下半个棱镜的光束向上偏折，相当于形成S′1和S′2两个虚光源。与杨氏实验中的两个小孔形成的干涉一样，把观察屏放在两光束的交叠区，就可看到干涉条纹。
其中，ｄ是两虚光源的间距，D是光源到观察屏的距离，λ是光的波长。用测微目镜的分划板作为观察屏，就可直接从该测微目镜中读出条纹间距△x值，D为几十厘米，可直接量出，因而只要设法测出ｄ，即可从上式算出光的波长λ，即 △x=Dλ/d , λ=△xd/D （1） 测量ｄ的方法很多，其中之一是“二次成像法”，如图2所示，即在双棱镜与测微目镜之间加入一个焦距为f的凸透镜L，当D＞4f 时，可移动透镜L而在测微目镜中看到两虚光源的缩小像或放大像。分别读出两虚光源像的间距ｄ1和ｄ2，则由几何光学可知： ｄ＝2 d（2） 1d （2）、实验装置 光具座，双棱镜，测微目镜，钠光源，可调狭缝 测微目镜是用来测量微小实像线度的仪器，其结构如图3所示，在目镜焦平面附近，的一块量程为8mm的刻线玻璃标尺，其分度值为1mm （如图3（ｂ）中的8条短线所示）在该尺后0.1mm处，平行地放置了