实验十九 用双棱镜干涉测定纳光波长.doc

实验十九用双棱镜干涉测定纳光波长
教学目的
1．掌握干涉装置的调节；
2．学会利用菲涅耳双棱镜装置测定光波波长。
重点与难点
干涉条纹的调节及利用两次成像法测量虚光源的距离。
实验内容
1．光路调节；
2．调节狭缝、双棱镜及测微目镜获得干涉条纹；
3．测量条纹间距及狭缝至观测屏之间的距离；
4．利用透镜的两次成像法测量虚光源之间的距离；
5．用所测得的Δx、d´、d值，求出光源的光波波长λ。
教学方法
预习、讲解主要内容并在讲解过程中适当设疑、对重难点着重演示并强调注意事项、学生独立操作并测量数据、教师在学生独立操作过程中有针对性的解决问题。
教学过程设计
检查学生预习报告；
内容的引入：
为什么要用双棱镜干涉测量光波波长？怎样利用通常的长度测量工具测量光波长？
通过设疑激发学生的兴趣。
3．重点讲解（基本原理）
干涉的基本条件？
通过知识的回顾引导学生进入实验。
在本实验中，我们利用菲涅耳双棱镜装置（如图19－1）观察由双棱镜产生的双光束干涉现象，从而进一步理解产生干涉的条件；另一个重要的目的就是学会用双棱镜测定光波波长。图19－1中双棱镜AB是一个分割波前的分束器，其外形结构如图19－2所示，将一块平板玻璃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1o），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S1和S2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Δx，则实验所用光波波长λ可由下式表示：，上式表明只要测出d´、d和Δx，就可算出光波波长。
由于干涉条纹宽度Δx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19－3），由透镜两次成像法求得。只要使测微目镜到狭缝的距离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虚光源S1和S2经透镜所成的实像S1´和S2´，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d1和二缩小像的间距d2，则根据下式：即可求得两虚光源之间的距离d´.

图19－1

图19－2

图19－3
强调注意事项。
4．操作：学生独立操作，教师有针对性的解决问题。
注意事项
（1）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。
（2）在测量光源狭缝至观察屏的距离d时，因为狭缝平面和测量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，否则将引进较大的系统误差。
（3）测量d1、d2时，由于透镜像差的影响，实像S1′和S2′的位置确定不准，将给d1、d2的测量引入较大误差，可在透镜L′上加一直径约为1cm的圆孔光阑（用黑纸）增加d1、d2测量的精确度。