激光双棱镜干涉实验研究性报告 - 图文

基础物理实验-----研究性报告（激光干涉）

基础物理实验—研究性报告

激光双棱镜/劳埃镜干涉实验

（分波面法）

第一作者：赵麒 学号：14271140

第二作者：姜惠雯 学号：14011142

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基础物理实验-----研究性报告（激光干涉）

目录

摘要 ............................................................................................................................................ 2 一、实验目的 ............................................................................................................................ 2 二、实验原理 ............................................................................................................................ 2

1、菲涅耳双棱镜干涉 ...................................................................................................... 2 2、劳埃镜干涉 .................................................................................................................. 4 三、实验方案 ............................................................................................................................ 5

1、光源选择 ...................................................................................................................... 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、各光轴元件共轴调节 .................................................................................................. 6

（1）调节激光束平行于光具座 .............................................................................. 6 （2）调双棱镜或劳埃镜与光轴平行 ...................................................................... 7 （3）粗调测微目镜和其他元件等高共轴 .............................................................. 7 （4）粗调凸透镜与其他元件等高共轴 .................................................................. 7 （5）用扩束镜使激光束变成点光源 ...................................................................... 7 （6）用二次成像法细调凸透镜和测微目镜等高共轴 .......................................... 7 （7）干涉条纹调整 .................................................................................................. 8 2、波长的测量 .................................................................................................................. 8

（1）测条纹间距Δx ................................................................................................ 8 （2）测量虚光源缩小像间距b及透镜物距S ....................................................... 8

六、数据处理 ............................................................................................................................ 8 七、误差分析 .......................................................................................................................... 11 八、实验改进建议 .................................................................................................................. 11 九、实验收获及感想 .............................................................................................................. 13

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基础物理实验-----研究性报告（激光干涉）

摘要：两束光波产生干涉的必要条件事：1、频率相同，2、振

动方向相同，3、相位差恒定。尽管干涉现象多种多样，但是为了满足上述的相干条件，总是把由同一光源发出的光分为两束或者两束以上的相干光，使它们经过不同的路径再次相遇而产生干涉。产生相干光的方式分为以下两种：分波阵面法和分振幅法。菲涅耳双棱镜干涉和劳埃镜干涉均属于分波面阵法。下面通过对实验结果误差分析，方案改进建议，更好的理解分波阵面法干涉。

关键词：激光干涉、实验误差分析、实验改进

一、 实验目的

1、熟悉掌握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和劳埃镜干涉并测定单色光波长； 3、学习用激光进行实验时的调节方法； 4、学会消视差和空程误差。

二、实验原理

1、菲涅耳双棱镜干涉

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S0于双棱镜的正前方，则从S0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S0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。

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如图所示，设虚光源S1和S2的距离是a，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P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：

a2ar22=D2+(x+)2

2r12=D2+(x-)2

两式相减，得：

r22- r12=2ax

另外又有r22- r12=(r2-r1)(r2+r1)=△L(r2+r1)。通常D较a大的很多，所以r2+r1近似等于2D，因此光程差为：

△L=

ax D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：

ax2k?1=λ(k=0,±1, ±2,?) 暗纹 D△L== 2= kλ (k=0,±1, ±2,?) 明纹

由上式可知，两干涉条纹之间的距离是：

△x=

Dλ a3