激光双棱镜干涉实验研究性报告(最终版).doc

激光双棱镜干涉实验研究性报告 第一作者 第二作者 第三作者 所在院系：电子信息工程学院 2012年12月24日 目录 【摘要】 3 一、 实验重点 4 二、实验原理 4 三、实验方案 5 1)光源的选择 5 2)测量方法 5 3)光路组成 6 四、实验仪器 6 五、实验内容 6 (1)各光学元件的共轴调解 6 (2)波长的测量 7 六、实验数据处理 7 (1)原始数据表格 7 (2)数据处理 7 七、误差分析 10 八、实验反思 10 九、讨论（改进，易错点、实验技巧） 10 十、总结与收获 11 原始数据照片 12 参考文献 13 【摘要】 本文以激光双棱镜干涉实验为主要内容，介绍它的实验原理、实验内容、实验步骤，记录并处理实验数据，进行了对误差的分析处理，同时给出了该实验的一些经验心得及注意要点，并对现有实验仪器进行了改进的意见。 关键词：双棱镜 误差 仪器改进 Abstract In this paper, the double prism laser interferometry experiments as the main content, introduces its experimental theory, experiment content, experimental procedures, recording and processing of experimental data were analyzed for error handling, and gives some ideas and experiences and points to note that the experiment , and the existing experimental apparatus has been improved views. Keywords: biprism error Instrument improvements 实验重点 1).熟练掌握采用不同光源进行光路等高共轴调节的方法和技术； 2)用实验研究菲涅耳双棱镜干涉并测定单色光波长； 3)学习用激光和其他光源进行实验时不同的调节方法。 二、实验原理 菲涅耳双棱镜可以看成是有两块底面相接、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，变为两束相重叠的光，这两束光仿佛是从光源S、的两个虚像S1和S2射出的一样。由于S1和S2是两个相干光源，所以若在两束光相重叠的区域内放置一个屏，即可观察到明暗相间的干涉条纹。 如图所示，设虚光源S1和S2的距离是d，D是虚光源到屏的距离。令P为屏上任意一点，r1和r2分别为从S1和S2到P点的距离，则从S1和S2发出的光线到达M点得光程差是： △L= r2-r1 令N1和N2分别为S1和S2在屏上的投影，O为N1N2的中点，并设OP=x，则从△S1N1P及△S2N2P得： r12=D2+(x-)2 r22=D2+(x+)2 两式相减，得： r22- r12=2dx 另外又有r22- r12=(r2-r1)(r2+r1)=△L(r2+r1)。通常D较d大的很多，所以r2+r1近似等于2D，因此光程差为： △L= 如果λ为光源发出的光波的波长，干涉极大和干涉极小处的光程差是： kλ (k=0,±1, ±2,…) 明纹 λ (k=0,±1, ±2,…) 暗纹　 由上式可知，两干涉条纹之间的距离是： △x=λ 所以用实验方法测得△x，D和a后，即可算出该单色光源的波长 λ=△x 三、实验方案 1)光源的选择 当双棱镜与屏的位置确定之后，干涉条纹的间距△x与光源的波长λ成正比。为了获得清晰的干涉条纹，本实验采用单色光源，如激光、钠光等。 2)测量方法 条纹间距△x可直接用侧位目镜测出。虚光源间距d用二次成像的方法测得：当保持物、屏位置不变且间距D大于4f时，移动透镜可在其间的两个位置成清晰的实像，一个是放大像，一个是缩小像。设b为虚光源缩小像间距，b’为放大像间距，则两虚光源的实际距离为d=，其中b和b’由测微目镜读出，同时根据两次成像的规律，若分别测出呈缩小像和放大像时的物距S、S’，则物到像屏之间的距离D=S+S’。根据波长的计算公式，得波长和各测量值之间的关系是： λ= 3)光路组成 S K B P E 具体的光路如图所示，S为半导体激光器，K为扩束镜，B为双棱镜，P为偏振片，E为测微目镜。L为测虚光源间距a所用的