五、光学演示实验.DOC

五、光学演示实验 5.1 杨氏干涉实验 目的：用激光演示杨氏干涉现象。 仪器装置 操作说明 1、双孔 按图中所示放置仪器，激光勿需扩束。仔细调节双孔屏，使激光光斑盖住双孔，在幕上或白墙上可看到如图所示的等距亮暗相间的干涉条纹。双孔干涉条纹实际上是受到了圆孔衍射图样的调制。照片中衍射次级强区的干涉条纹也清晰可见。 2、双缝? 按图中所示摆好光路。合上激光电源开关，电流调至5毫安。调节扩束镜与双缝的位置，使扩束后的激光束均匀地照亮双缝。调节双缝的宽度使之相同，则在屏上可以观察到级数较多的明暗相间的干涉条纹。当换用间隔小的双缝时，可以观察到干涉条纹变疏变少。反之干涉条纹变密。 5.2 双棱镜 目的：用氦氖激光演示菲捏耳双棱镜的干涉条纹 仪器装置 操作说明 1、接通激光电源，电流调至5毫安，调节透镜的位置，使扩散光束照射到双棱镜的折射棱上。光束通过双棱镜时发生折射，于是在双棱镜的前面光源一边产生两个虚像，这两个虚像是两个相干波的源，折射光束在双棱镜的后面，棱镜与屏之间互相交叠的区域发生干涉，因此在屏上出现等间距的明暗相间的干涉条纹。 2、在波长一定的情况下干涉条纹的宽度与折射角的大小和光源和屏之间的距离有关。角越小，也就是两个虚像间距离越小，则干涉条纹的宽度越大，因此菲捏耳双棱镜两折射角通常做得很小。干涉条纹的宽度随着光源到屏之间的距离增大而变宽。 3、在屏上不久可以看到等间距的明暗相间的干涉条纹，同时还可以观察到由于折射棱衍射而引起的直边衍射条纹。 5.3等倾干涉 目的：观察由于云母片反射所形成的等倾干涉条纹。 仪器装置 操作说明： 云母片的等倾干涉极容易演示，只需在较暗的房间里，按图放置仪器，使云母片尽可能靠近水银灯，则在对面的屏上可看到略带彩色的等倾干涉条纹，在相当大的空间范围内放置屏都可以看到干涉条纹，说明对于非常薄的薄膜，扩展光源所形成的等倾干涉具有非定域性质。 5.4 等厚干涉 目的：用氦氖激光或普通光演示牛顿环的等厚干涉条纹。 仪器装置 操作说明 1、调节牛顿环上的螺丝，使凸面朝下的平凸透镜与平玻璃的接触点在中心位置，检验的方法是当用普通光照射时，彩色牛顿环的圆心要在中心，同时干涉条纹要圆。 2、将调节好的牛顿环放在图中的位置上。接通激光电源，调节电流使之为5毫安。调节扩束镜的位置，使经过扩束的光束正好照射在牛顿环上。这时在屏上或墙上出现的等厚干涉条纹是中心为暗点的明暗相间的一组同心圆，且条纹间距不等。这是由反射产生的干涉条纹。如果将屏移至牛顿环的左侧，则在屏上产生的干涉条纹是中心为亮点的明暗相间的异组同心圆，条纹间距不等，这是由透射光产生的干涉条纹，它和反射干涉条纹正好互补。 3、调节各螺丝，使薄膜厚度变小，可以观察到圆形干涉条纹向外扩展，中心的亮暗不变。 4、用普通光照射时，可以观察到一组彩色同心圆。当薄膜厚度变小时，同样可以观察到彩色干涉条纹向外扩展，中心的亮暗不变。 5.5圆孔衍射 目的：用氦氖激光器演示菲捏耳衍射和夫琅和费衍射花样。 仪器装置 操作说明 菲捏耳衍射 1、合上激光电源开关，调节扩束镜与中圆孔的位置，使它们大致共轴，使经过扩束的激光束照亮中圆孔。 2、调节屏与中圆孔之间的距离，以便能在屏上看到圆形的明暗交替的衍射花样。将屏移远，当圆孔正好露出一个半波带时，屏上出现一个边缘模糊的亮斑。将屏移近，圆孔正好露出两个半波带时，亮斑中心出现暗点。继续移近屏，圆孔正好露出三个半波带时，则中心又出现亮点，周围是明暗交替的圆形衍射环。所以只要沿着光轴改变圆孔与观察屏之间的距离，就可以观察到圆形衍射条纹，中心点交替地为亮点和暗点。 夫琅和费衍射 1、在前面光路中取下扩束镜，放上小圆孔。移动屏，当满足远场条件时屏离圆孔约1米屏上出现夫琅和费衍射花样，花样中心为亮点，周围有明暗相间的圆形衍射环。 2、在光路中取下小圆孔，换上中圆孔。所用的激光束为扩展的准直光束。将屏移远，当满足远场条件时离圆孔距离大于6米上出现夫琅和费花样，花样中心点变小，周围有明暗相间的圆形衍射环。 3、取下中圆孔，换上大圆孔，这时不满足远场条件，出现菲捏耳衍射，在屏上形成该圆孔的亮斑，在亮斑内有圆孔衍射条纹。如果在大圆孔后面放上一长焦距凸透镜，将屏放在透镜的焦平面上，则屏上出现夫琅和费衍射花样。 5.6 圆屏衍射 目的：用氦氖激光演示圆屏的菲捏耳衍射花样。 仪器装置 操作说明： 按图所示放置各部件，合上激光电源开关，电流调至5毫安。调节透镜与圆屏的位置，使它们大致共轴，并使被扩展的激光束照亮圆屏，可看到屏上圆屏的影区中心为一亮点，环绕亮点周围有一些同心圆纹。移动屏可看到影区中心始终为亮点。按照菲捏耳半波带法，可自圆屏边缘起，将露出的波面划分成半波带。它们在影区中心产生的振幅等于自圆屏边缘算起的第一个半波带所产生的振幅的一半，一次影区中心始终为亮点。但