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O 为 N1N2 的中点

发布时间:2019-11-05 点击数:

  菲涅耳双棱镜尝试_化学_天然科学_专业材料。研究性尝试演讲之激光的双棱镜 研究性尝试演讲 光的尝试(分波面法) 激光的双棱镜 1 / 11 研究性尝试演讲之激光的双棱镜 菲涅耳双棱镜 摘要:两束光波发生的需要前提是:

  研究性尝试演讲之激光的双棱镜 研究性尝试演讲 光的尝试(分波面法) 激光的双棱镜 1 / 11 研究性尝试演讲之激光的双棱镜 菲涅耳双棱镜 摘要:两束光波发生的需要前提是:1)频次不异;2)振动标的目的相 同;3)相位差恒定。发生相关光的体例有两种:分波阵面法和分振幅 法。本次菲涅耳双棱镜就属于分波阵面法。菲涅耳双棱镜实 验是一个典范而主要的尝试,该尝试和杨氏双缝尝试配合奠基了 光的波动学的尝试根本。 一、尝试沉点 1)熟练控制采用分歧光源进行光等高共轴调理的方式和手艺; 2)用尝试研究菲涅耳双棱镜并测定单色光波长; 3)进修用激光和其他光源进行尝试时分歧的调理方式。 二、尝试道理 菲涅耳双棱镜能够当作是有两块底面相接、棱角很小的曲角棱镜 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,变为两束相堆叠的光,这两束光仿佛是从光源 S0 的两个虚像 S1 和 S2 射出的一样。因为 S1 和 S2 是两个相关光源,所以 若正在两束光相堆叠的区域内放置一个屏,即可察看到明暗相间的 条纹。 2 / 11 研究性尝试演讲之激光的双棱镜 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 为屏上肆意一点,r1 和 r2 别离为从 S1 和 S2 到 P 点的距离,则从 S1 和 S2 发出的光线达到 P 点得光程差是: △L= r2-r1 令 N1 和 N2 别离为 S1 和 S2 正在屏上的投影,O 为 N1N2 的中点,并设 OP=x, 则从△S1N1P 及△S2N2P 得: r12=D2+(x- a 2 )2 r22=D2+(x+ a 2 )2 两式相减,得: r22- r12=2ax 别的又有 r22- r12=(r2-r1)(r2+r1)=△L(r2+r1)。凡是 D 较 a 大的良多,所以 r2+r1 近似等于 2D,因而光程差为: △L= ax D 若是λ 为光源发出的光波的波长,极大和极小处的光程差 是: △L= ax = D = kλ = 2k ?1 λ 2 (k=0,±1, ±2,…) 明纹 (k=0,±1, ±2,…) 暗纹 由上式可知,两条纹之间的距离是: 3 / 11 研究性尝试演讲之激光的双棱镜 △x= D λ a 所以用尝试方式测得△x,D 和 a 后,即可算出该单色光源的波长 λ = a △x D 三、尝试方案 1)光源的选择 当双棱镜取屏简直定之后,条纹的间距△x 取光源的波 长λ 成反比。为了获得清晰的条纹,本尝试采用单色光源,澳博官网!如激 光、钠光等。 2)丈量方式 条纹间距△x 可间接用侧位目镜测出。虚光源间距 a 用二次成像 的方式测得:当连结物、屏不变且间距 D 大于 4f 时,挪动透镜 可正在其间的两个成清晰的实像,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,则两虚光源的现实距离 为 a= bb ,此中 b 和 b’由测微目镜读出,同时按照两次成像的纪律, 若别离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’。按照波长的计较公式,得波长和各丈量值之间的关系是: 3)光构成 λ = ?x bb S ? S 4 / 11 研究性尝试演讲之激光的双棱镜 SKB PE 具体的光如图所示,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 所用的凸透镜, 透镜位于 L1 将使虚光源 S1S2 正在目镜处成方大像,透镜位于 L2 处 将使虚光源正在目镜出成缩小像。所有光学元件都放正在光具座上,光具 座上附有米尺刻度读出各元件的。 四、尝试仪器 光具座,双棱镜,测微目镜,凸透镜,扩束镜,偏振片,白屏,可调 狭缝,半导体激光器。 五、尝试内容 (1)各光学元件的共轴调整 1)调理激光束平行于光具座 沿导轨挪动白屏,察看屏上激光光点的能否改变,响应调整 激光标的目的,曲至正在整根导轨上挪动白屏光阴点的不再变化,至此 激光光束取导轨平行。 2)调双棱镜取光源共轴 将双棱镜插于横向可调支座长进行调理,使激光点打正在棱脊正中 5 / 11 研究性尝试演讲之激光的双棱镜 ,此时双棱镜后面的白屏上应察看到两个等亮并列的光点,这两 个光点的质量对虚光源像距 b 及 b’的丈量至关主要。此后将双棱镜置 于距激光器约 30cm 的。 3)粗调测微目镜取其它元件等高共轴 将测微目镜放正在距双棱镜约 70cm 处,调理测微目镜,使光点穿 过其通光核心。此时激光尚未扩束,决不答应测微目镜内的视场, 以防激光坐灼伤眼睛。 4)粗调凸透镜取其他元件等高共轴 将凸透镜插于横向可调支座上,放正在双棱镜后面,调理透镜,使 双光点穿过透镜的正核心。 5)用扩束镜使激光束变成点光源 正在激光器取双棱镜之间距双棱镜 20cm 处放入扩束镜并进行调 节,使激光穿过扩束镜。正在测微目镜前放置偏振片,扭转偏振片是测 微目镜内视场亮度适中。 6)用二次成像法细挑凸透镜取测微目镜等高共轴 通过“大像逃小像”,不竭调理透镜和测微目镜,曲至虚光 源大、小像的核心取测微目镜叉丝沉合。 7)条纹调整 去掉透镜,恰当微调双棱镜,使通过测微目镜察看到清晰的 条纹。 (2)波长的丈量 1)测条纹间距△x。持续丈量 20 个条纹的 xi 。若是视场内干 6 / 11 研究性尝试演讲之激光的双棱镜 涉条纹没有布满,则可对测微目镜的程度略做调整;视场太暗可 扭转偏振片调亮。 2)丈量虚光源缩小像间距 b 及透镜物距 S。测 b 时应正在鼓轮正反 向前进时,各做一次丈量。留意:i)不克不及改变扩束镜、双棱镜级测微 目镜的;ii)用测微目镜读数时要消空程。 3)用上述同方式丈量虚光源放大像间距 b’及透镜物距 S’。 六、尝试数据处置 (1)原始数据表格 扩束镜: 120cm 测微目镜: 30cm 1)条纹,单元 mm i 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Xi 7.371 7.101 6.822 6.520 6.245 5.961 5.677 5.391 5.081 4.811 i 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 Xi 4.530 4.234 3.951 3.629 3.333 3.069 2.762 2.484 2.199 1.893 2)成放大像和缩小像的物距 S 和 S’,单元 cm;测微目镜中放大 像和缩小像间距 b 和 b’,单元 mm S b S’ b’ 从左到左 54.90 6.011-7.016 88.12 8.391-3.931 从左到左 55.39 7.041-6.051 88.22 3.901-8.344 平均值 64.85 6.9975 31.83 4.7215 7 / 11 研究性尝试演讲之激光的双棱镜 (2)数据处置 用一元线性回归法计较条纹间距△x。 设第一个条纹的为 Xi, 则条纹间距为的计较公式为 ?x= 即 (i-1) 令 X=i-1 Y= ,并设一元线性回归方程 y=a+bx,则有 计较回归系数和相关系数 = -0.300mm u(b)= =0.008mm a= =6.676mm u(a)=0.086mm r= 8 / 11 研究性尝试演讲之激光的双棱镜 = = 因而最终成果为: (4)误差计较,已知半导体激光器的波长标称值为 650nm: 9 / 11 研究性尝试演讲之激光的双棱镜 七、误差阐发 (1)读数发生的随机误差。 (2)因为仪器的系统误差而导致丈量值取实正在值分歧,例如丈量 S 和 S’ 的。 (3) 正在丈量相间的两条亮纹之间的距离△x,丈量放大像和缩小像之间 的距离 b 和 b’的时候,不雅测对象的清晰度及清晰的判断。 八、尝试反思 该尝试对切确性要求很高,所以尝试中有一些很主要的细节需要 留意: 1) 测△x 后再测 S、b,不克不及改变扩束镜、双棱镜及测微目镜 的。 2) 用测微目镜目镜读数,要打消空程。 3) 目测的微调很主要,有益于细调的成功进行。 4) 要留意演眼睛,先用白屏调理是光电变暗,再加偏振 片;激光尚未扩束时,决不答应只是测微目镜内的视场。 5) 扩束镜、双棱镜、测微目镜的也很主要,不然条纹太 粗或太细,正在测微目镜的视场里很难读到至多 20 条清晰 的亮纹。 做了几回尝试,发觉其实光学尝试室最难的,难正在哪?我感觉其 10 / 11 研究性尝试演讲之激光的双棱镜 实正在于光学尝试的仪器调理很主要,好比迈克耳逊,分光仪,当 然还有本尝试,都需要我们耐心、细心、认实。同光阴学尝试尝试要 记实的数据良多,准确的、整洁的数据记实对相对误差的计较和不确 定度的计较又很大的影响。 对于该尝试,沉点正在于各光学仪器等高共轴的调理,这一步的成 功取否对后面的尝试和数据收集有很大的影响。 先粗调,然后细调, 粗调对细调的影响很大,所以每一步都马 虎不得。 当然尝试中也碰到了一些问题,起头的时候,成像不敷清晰,两 个光点不等亮,导致读数不敷切确, 这些问题其实都是前期调理不 够精准形成的,所当前来我又从头进行耐心的调理,这才使得相对误 差节制正在 5%以内。所以,正在试验中会有失败,会有不敷抱负的数据, 可是只需认实思虑问题呈现正在哪,找到缘由,并以积极的立场处理它, 总会达到比力好的结果的。 这就是我们为什么要进行物理尝试的缘由,就是要正在尝试的过程 中,培育发觉问题,不竭思虑,不竭前进的,从而为我们当前的 科研及工做打下根本。 11 / 11