菲涅耳双棱镜测量钠光的波长

自从1801年英国科学家杨氏(T.Young)用双缝做了光的干涉实验后,光的波动说开始为许多学者接受,但仍有不少反对意见。有人认为杨氏条纹不是干涉所致,而是双缝的边缘效应。二十多年后,法国科学家菲涅耳(Augustin J. Fresnel, 1788-1827)做了几个新实验,令人信服地证明了光的干涉现象的存在,这些新实验之一就是他在1826年进行的双棱镜(biprism)实验。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。本实验通过用菲涅耳双棱镜对钠灯波长的测量.

  1. 学会调节光路共轴调节;
  2. 掌握二次成像法;
  3. 掌握菲涅尔双棱镜的分波前干涉光路;
  4. 学会使用测微目镜

详见教材中的实验6-4

图为测微目镜

用菲涅耳双棱镜测量光的波长实验装置

  1. 观察双棱镜的干涉现象
    • 改变狭缝与双棱镜间的距离、测微目镜的位置,观察干涉条纹的变化情况,包括条纹间距、清晰程度等。
    • 转动双棱镜,观察干涉条纹的变化情况,包括条纹间距、清晰程度等。
    • 将狭缝、双棱镜分别遮住上半部分时干涉条纹如何变化?为什么?
  2. 观察二次成像时的放大像和缩小像
    • 改变测微目镜和狭缝的间距,观察放大像和缩小像变化.
  3. 测量钠光波长
    • 连续测量10条干涉条纹的位置。(测量过程当中双棱镜位置不能改变!为什么?)
    • 用直线拟合求x及其不确定度。
    • 测量放大像和缩小像的像间距离,计算两虚光源的间距d及其不确定度。
    • 计算钠黄光的波长及其不确定度

实验过程注意事项

本实验完成后,在记录本上完成数据处理。

光具座和测微目镜的不确定度限值分别是 0.4mm, 0.004mm

记录如何调节共轴以及如何调出干涉条纹;

记录干涉条纹的形态,颜色以及干涉条纹随实验参数的变化;

利用透镜两次成像时,什么条件下能看到两次成像;

改变各实验参数,大小像有什么变化;

改变狭缝和双棱镜的距离,观察虚光源间距的变化。

数据处理的要求

  1. 计算波长,不确定度,相对误差。其中x要求作线性拟合,并把图贴在本子上。
  2. 解释实验现象。
  1. 贾玉润,王公治,凌佩玲. 大学物理实验. 上海:复旦大学出版社. 1987,307~310
  2. 杨之昌,马秀芳.物理光学实验.上海:复旦大学出版社.1993.
  3. 章志鸣,沈元华,陈惠芬. 光学(第二版). 北京:高等教育出版社. 2000,101~105
  4. 赵凯华,钟锡华. 光学(下册). 北京:北京大学出版社. 1984,269~279
  5. Jenkins F A, White H E. Fundamentals of Optics. 4th ed. London: McGRAW-HILL KOGAKUSHA LTD, 1976. 266~279

讨论区

欢迎同学在此提问、讨论。 — 乐永康 2014/12/28 01:15
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