雙棱鏡測(cè)量波長的實(shí)驗(yàn)改進(jìn)及調(diào)節(jié)技巧畢業(yè)論文(已修改)
2025-07-22 16:04 本頁面
【正文】 雙棱鏡測(cè)量波長的實(shí)驗(yàn)改進(jìn)及調(diào)節(jié)技巧 1 中文摘要 本文首先介紹了雙棱鏡測(cè)量波長的基本的裝置和原理及一般的操作步驟及方法，隨后分析雙棱鏡測(cè)量波長的實(shí)驗(yàn)所引起的系統(tǒng)誤差分析，及實(shí)驗(yàn)過程中遇到的操作困難等問題，針對(duì)這些問題，分別采取不同的實(shí)驗(yàn)改進(jìn)方法對(duì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行優(yōu)化從而減少誤差及減少操作的困難。 關(guān)鍵詞 ： 雙棱鏡 波長 干涉 虛光源 誤差 二次成像法 等位移法 雙棱鏡測(cè)量波長的實(shí)驗(yàn)改進(jìn)及調(diào)節(jié)技巧 2 ABSTRACT Key Words ： biprism wavelength interference virtual light source error the secondary imaging method 雙棱鏡測(cè)量波長的實(shí)驗(yàn)改進(jìn)及調(diào)節(jié)技巧 3 1． 雙棱鏡測(cè)量光波長的背景 利用菲涅爾雙棱鏡測(cè)量光波波長實(shí)驗(yàn)是大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)中的基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)，通過實(shí)驗(yàn)可以讓學(xué)生掌握用菲涅爾雙棱鏡獲得雙光束干涉的方法，觀察雙棱鏡產(chǎn)生的雙光束干涉現(xiàn)象，進(jìn)一步理解產(chǎn)生干涉的條件。 2. 雙棱鏡干涉實(shí)驗(yàn)的裝置和原理 雙棱鏡 雙棱鏡外形結(jié)構(gòu)如圖 1 所示 , 將一塊平玻璃板上表面加工成兩楔形面 , 端面與棱脊垂直 , 楔角較小 , 一般在 30′ 1176。之間。 雙棱鏡干涉實(shí)驗(yàn)中所用的儀器有 雙棱鏡，可調(diào)狹縫，輔助透鏡 (兩片 )，讀數(shù)顯微 鏡，光具座，白屏，鈉燈，原理如圖 1，雙棱鏡干涉 是光的分波陣面干涉現(xiàn)象，由 S發(fā)出的單色光經(jīng)雙棱鏡折射后分成兩列，相當(dāng)于從兩個(gè)虛光源 S 和 S 射出的兩束相干光。這兩束光在重疊區(qū)域內(nèi)產(chǎn)生干涉，在該區(qū)域內(nèi)放置的讀數(shù)顯微鏡中可以觀察到干涉條紋。 圖 1 雙棱鏡干涉原理圖 根據(jù)光的干涉理論能夠得出相鄰兩明 (暗 )條紋間的距離為： ?dDx ?? 也就是： xDd??? 中 ? 是光波的波長， d是兩個(gè)虛光源之間的距離， D是虛光源到接收屏之間的距離， x? 是干涉條紋的間距。 利用雙棱鏡測(cè)量光波的波長，只要測(cè)出虛光源到接收屏之間的 距離 D（可以在光具座中直接讀出可 雙棱鏡測(cè)量波長的實(shí)驗(yàn)改進(jìn)及調(diào)節(jié)技巧 4 調(diào)狹縫到讀數(shù)顯微鏡之間的距離近似為虛光源到接收屏之間的距離），從讀數(shù)顯微鏡中直接測(cè)出干涉條紋的間距。 兩個(gè)虛光源之間的距離無法直接測(cè)量出來，可以通過以下的方法，間接測(cè)出兩個(gè)虛光源之間的距離，利用透鏡成像法求出兩個(gè)虛光源之間的距離 d： 保持狹縫與讀數(shù)顯微鏡的距離不變，并且滿足 fD 4? ，在狹縫與讀數(shù)顯微鏡之間放一凸透鏡Q，凸透鏡 Q的焦距為 f ，移動(dòng)凸透鏡，可以在讀數(shù)顯微鏡中分別看到放大的實(shí)像和縮小的實(shí)像。 如圖 2中，凸透鏡對(duì)兩虛光源成縮小的實(shí)像，兩像之間的距離為 d1 ，由相似三角形的幾何關(guān)系得到：abdd ?1 ,得到 abdd 1? 如圖 3 中，凸透鏡對(duì)兩虛光源成放大的實(shí)像，兩像之間的距離為 d2 ，由相似三角形的幾何關(guān)系得 到：badd?2 ,得到 badd 2? ② ① ? ② 得到 badabdd 212 ?? ， 開 方 得 到 21ddd ? 所以，只要測(cè)出縮小實(shí)像間距離 d1 和縮小實(shí)像間距離 d2，就可以測(cè)出兩個(gè)虛光源之間的距離。 3. 實(shí)驗(yàn)中所遇到的困難 雙棱鏡測(cè)量波長的實(shí)驗(yàn)改進(jìn)及調(diào)節(jié)技巧 5 采用雙棱鏡干涉法測(cè)光波波長是大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)的一個(gè)典型實(shí)驗(yàn)，雖然所用儀器很普 通，但整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程對(duì)學(xué)生的動(dòng)手能力的要求很高。很多學(xué) 生不能在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)完成。經(jīng)過調(diào)查和自身的經(jīng)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)中的困難一般有以下幾個(gè)方面 （ 1） 調(diào)不出干涉條紋； （ 2） 將測(cè)微目鏡遠(yuǎn)移雙棱鏡后，干涉條紋中心區(qū)向上或向下漂移； （ 3） 采用共軛法測(cè)虛光源間距時(shí)，只觀察到一個(gè)像 (一般為縮小像 )，無法觀察到一大小兩個(gè)像； （ 4） 調(diào)節(jié)出來的大小像只有一條亮線 （ 5） 很難認(rèn)清楚放大像和縮小像到底哪個(gè)是清晰的像，而且有時(shí)候得到的亮線不是直線而是有點(diǎn)彎曲的，而且亮線的邊緣不清晰。 （ 6） 調(diào)節(jié)放大像和縮小像的時(shí)候，所得到的像無法進(jìn)入讀數(shù)顯微鏡內(nèi)進(jìn)行測(cè)量。 （ 7） 測(cè)量得到的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)千差萬別。 針對(duì)以上的困難進(jìn)行分析 調(diào)不出干涉條紋 調(diào)不
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