钠黄光双线波长差的测定
钠黄光双线波长差的测定方案
一．实验题目
钠黄光双线波长的测定方案
二．实验目的
1．进一步掌握迈克耳逊干涉仪的调节和使用方法．
2．加深对各种分振幅干涉图形的认识和理解．
3．测定钠光双线的波长差．
三．实验仪器
M—干涉仪、纳光灯、毛玻璃片(带格线)。
四．实验原理
（一）.实验意义及说明
低压钠灯因其光谱中的黄双线波长差小而强度特别大，常直接作为单色光源使用。但是在用迈克耳孙干涉仪测波长实验里，由于波长差约0.6mm的双线影响，在干涉仪可移动反射镜微动过程中，计量干涉条纹变化数目时，伴随着干涉条纹可见度的起伏，而时间相干性可表述为辐射场中某点在不同时刻发生的光扰动之间的相位相关性，常用相干长度来衡量。本实验应用迈克耳孙干涉仪对这两个课题做初步研究。
（二）.等倾干涉条纹的可见性周期性变化
低压钠灯发出的黄光包括两种波长相近的单色光(λ1=58965.930?，λ2= 5889.963?)。这两条光谱线是钠原子从3P态跃迁到3S态的辐射，用扩展的钠光灯照射迈克耳孙干涉仪得到的等倾干涉圆环是两种单色光分别产生的干涉图样的叠加。
若以d表示M1/、M2间距(参见迈克耳孙干涉仪原理图)，则当2d=kλ(k=0,1,2，…)时，环中心是亮的，而当2d= (2k+1) λ/2 (k=0,1,2,…)时，环中心是暗的，若继续移动M2，则当M1/，M2的间距增大到d1，且同时满足
2d1 = kλ1 (1)
2d1 =(k+1/2)λ2 (λ1>λ2)(2)
两个条件时，因为λ1和λ2相差不大，λ1的各级暗环恰好与λ2的各级亮环重合
条纹的可见度几乎为0，难以分辨，继续移动反射镜，当M1/、M2间距增到d1时，又使λ1和λ2的各亮环重合，条纹又清晰可见，随着M2的继续移动，当M1/、M2间距d2满足
(4)
(5) 时，条纹几乎消失.由（4）式减去（1）式，（5）式减去（2）。M1/、M2间距增加量△d 满足
（6）
（7）
时，条纹的可见度出现上述一个周期的循环，式中△k 为干涉条纹级次的增加量。
由（7）减去（6）式的 （8) 由（6）式可得 △k=2△d/λ1 (9)
把（9）式代入8式的 △λ=λ1λ2/2△d=21λ/2△d （10） （其中21λ可为二波长平均值的平方）
六．实验步骤
1．等顷干涉条纹的调节
(1)在钠光灯前覆盖一片毛玻璃，即成扩展面光源。
(2)旋转粗调手轮，使M1、M2与分光板G 的距离大致相等。
(3)检查两个反射镜后的调节螺丝，使其松紧适当，两个微调拉簧螺丝取适中位置，留有双向调节余量。
(4)先后调节M1和M2镜后的螺丝，使分别由两个反射镜反射的毛玻璃格子像相互接近、重合，直到出现干涉条纹(若条纹很模糊，转动粗调手轮约半周即有改善。)，再用两个拉簧螺丝仔细地调节M2镜的方位，使干涉条纹变粗，曲率变大，把条纹的圆心调至视场中央，直到眼睛左右移动时环心处无明暗变化，M2与M1/即达到完全平行，出现清晰的等倾干涉条纹。 2．测量钠黄双线的波长差
(1)转动粗调手轮，使M2镜逐渐远离分划板，找到调纹变模糊位置，调好
()2
1
2d k k λ
=+?()1
22221d k k λ=++?+????
2
2(1)d k λ?=?+2
12k
λλλλ?=-=
?1
2d k λ?=?
标尺的零位。用微调手轮继续移动M2镜，同时仔细观察条纹，至条纹可见度最低时记下M2的位置，继续加大光程差，记录10次条纹可见度最低时M2镜位置。
(2)求出的平均值，将测得(前实验)代人公式求出钠黄双线的波长差 。
七．数据表格
【数据记录及处理】
表1 实验数据表
21
d d -代入公式计算出钠双线波长差21λλ-。
钠黄光双线波长差的测定与测定方案
【预定方案】 钠黄光双线波长差的测定方案 一．实验题目 钠黄光双线波长的测定方案 二．实验目的 1．进一步掌握迈克耳逊干涉仪的调节和使用方法． 2．加深对各种分振幅干涉图形的认识和理解． 3．测定钠光双线的波长差． 三．实验仪器 M—干涉仪、纳光灯、毛玻璃片(带格线)。 四．实验原理 （一）.实验意义及说明 低压钠灯因其光谱中的黄双线波长差小而强度特别大，常直接作为单色光源使用。但是在用迈克耳孙干涉仪测波长实验里，由于波长差约0.6mm的双线影响，在干涉仪可移动反射镜微动过程中，计量干涉条纹变化数目时，伴随着干涉条纹可见度的起伏，而时间相干性可表述为辐射场中某点在不同时刻发生的光扰动之间的相位相关性，常用相干长度来衡量。本实验应用迈克耳孙干涉仪对这两个课题做初步研究。 （二）.等倾干涉条纹的可见性周期性变化 低压钠灯发出的黄光包括两种波长相近的单色光(λ1=58965.930?，λ2= 5889.963?)。这两条光谱线是钠原子从3P态跃迁到3S态的辐射，用扩展的钠光灯照射迈克耳孙干涉仪得到的等倾干涉圆环是两种单色光分别产生的干涉图样的叠加。 若以d表示M1/、M2间距(参见迈克耳孙干涉仪原理图)，则当2d=kλ(k=0,1,2，…)时，环中心是亮的，而当2d= (2k+1) λ/2 (k=0,1,2,…)时，环中心是暗的，若继续移动M2，则当M1/，M2的间距增大到d1，且同时满足 2d1 = kλ1 (1) 2d1 =(k+1/2)λ2 (λ1>λ2)(2)
两个条件时，因为λ1和λ2相差不大，λ1的各级暗环恰好与λ2的各级亮环重合条纹的可见度几乎为0，难以分辨，继续移动反射镜，当M1/、M2间距增到d1时，又使λ1和λ2的各亮环重合，条纹又清晰可见，随着M2的继续移动，当M1/、M2间距d2满足 (4) (5) 时，条纹几乎消失.由（4）式减去（1）式，（5）式减去（2）。M1/、M2间距增加量△d 满足 （6） （7） 时，条纹的可见度出现上述一个周期的循环，式中△k 为干涉条纹级次的增加量。 由（7）减去（6）式的 （8) 由（6）式可得 △k=2△d/λ1 (9) 把（9）式代入8式的 △λ=λ1λ2/2△d=21λ/2△d （10） （其中21λ可为二波长平均值的平方） 六．实验步骤 1．等顷干涉条纹的调节 (1)在钠光灯前覆盖一片毛玻璃，即成扩展面光源。 (2)旋转粗调手轮，使M1、M2与分光板G 的距离大致相等。 (3)检查两个反射镜后的调节螺丝，使其松紧适当，两个微调拉簧螺丝取适中位置，留有双向调节余量。 (4)先后调节M1和M2镜后的螺丝，使分别由两个反射镜反射的毛玻璃格子像相互接近、重合，直到出现干涉条纹(若条纹很模糊，转动粗调手轮约半周即有改善。)，再用两个拉簧螺丝仔细地调节M2镜的方位，使干涉条纹变粗，曲率变大，把条纹的圆心调至视场中央，直到眼睛左右移动时环心处无明暗变化，M2与M1/即达到完全平行，出现清晰的等倾干涉条纹。 2．测量钠黄双线的波长差 ()2 1 2d k k λ =+?()1 22221d k k λ=++?+???? 2 2(1)d k λ?=?+ 212k λ λλλ?=-=?12d k λ?=?
法布里—珀罗干涉仪测钠黄光双线波长差
法布里—珀罗干涉仪测钠黄光双线波长差一、实验目的: 1．观察多光束干涉的条纹特征。 2．学会用法布里—珀罗干涉仪的调整。 3．学会用法布里—珀罗干涉仪测量光波微小波长差。 二、实验仪器: 钠光灯、聚光镜、法珀干涉仪、观察望远镜 三、实验原理: 法布里—珀罗（简称F-P）干涉仪是由两块内表面镀有高反射膜（介质膜或金属膜）的相互平行的高平面镀玻璃板或石英板组成，在内表面之间形成多次反射以产生多光束之间的干涉。如图5-3-1所示，两外表面与内表面分别做成一小楔角，用以防止对内表面反射光的干扰。通常两板之间的间距可调，当两板之间隔做成固定式时，称为法布里—珀罗标准具。 图5-3-1法布里—珀罗干涉仪简图
若有一定光谱宽度的单色扩展光源发出的发散 光照明法布里—珀罗干涉仪，则在透镜L 2的焦面上将形成一系列细锐的等倾亮条纹，若透镜L 2的光轴和干涉仪的板面垂直 ，则在透镜焦面上形成一组同心圆亮条纹。通常，多光束情况下观察透射光条纹，条纹细而锐，波长差非常小的两条光谱线的同级条纹角半径稍有不同而能清晰地被分开，从而能直接进行测量。所以，F-P 干涉仪是一种高分辨率的光谱仪器，常用于研究谱线的精细结构。 设两套干涉条纹重叠时，两镜间距离为d1，对应波长 为λl 的级数为k ；对应波长为λ2的级数为k+n 级．改变两镜间距，当再次重叠时，间距为d2，对应λl 的级数为k+m 级；对应λ2的级数为k+m+n+1级. 由； d d ?≈?=-222 1122 12λλλλλ 当λl 的条纹夹在λ2的条纹正中时，对应λl 的条纹为k 级，对应λ2的条纹为k +n+1／2级．当再次夹在正中时，对应λl 的条纹为k +m 级，对应λ2的条纹为k +n+m +3／2级，则有 2dl= k λ，
双棱镜干涉测钠光波长
北京航空航天大学基础物理实验 ------研究性实验 实验题目双棱镜干涉测钠光波长 一、摘要 法国科学家菲涅耳（Augustin J.Fresnel）在1826年进行的双棱镜实验证明了光的干涉现象的存在，它不借助光的衍射而形成分波面干涉，用毫米级的测量得到纳米级的精度，其物理思想、实验方法与测量技巧至今仍然值得我们学习。 二、实验原理 如果两列频率相同的光波沿着几乎相同的方向传播，并且这两列光波的位相差不随时间而变化，那么在两列光波相交的区域内，光强的分布不是均匀的，而是在某些地方表现为加强，在另一些地方表现为减弱(甚至可能为零)，这种现象称为光的干涉。 菲涅尔镜双棱镜可以看作是由两块底面相接、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，变成两束相互重叠的光，这两束光放佛是从光源的两个虚像S1 和S2是两个相干光源，所以若在两
束光想重叠的区域内放置一屏，即可观察到明暗相间的干涉条纹。 菲涅耳利用如图1所示装置，获得了双光束的干涉现象．图中双棱镜B 是一个分割波前的分束器，它的外形结构如图2所示．将一块平玻璃板的上表面加工成两楔形板，端面与棱脊垂直，楔角较小(一般小于1°). 当狭缝S 发出的光波投射到双棱镜B 上时，借助棱镜界面的两次折射，其波前便分割成两部分，形成沿不同方向传播的两束相干柱波．通过双棱镜观察这两束光，就好像它们是由虚光源1S 和2S 发出的一样，故在两束光相互交叠区域内产生干涉．如果狭缝的宽度较小且双棱镜的棱脊和光源狭缝平行，便可在光屏Q 上观察到平行于狭缝的等间距干涉条纹。 双棱镜的干涉条纹图 设d 代表两虚光源1S 和2S 间的距离，D 为虚光源所在的平面(近似地在光源狭缝S 的平面内)至观察屏Q 的距离，且D d <<，任意两条相邻的亮（或暗）条纹间的距离为x ?，则实验所用光波波长λ可由下式表示：（根据形成明、暗条纹的条件，当光 程差为半波长的偶数倍时产生明条纹，当光程差为半波长的奇数倍时产生暗条纹） (1) 上式表明，只要测出d 、D 和x ?，就可算出光波波长。 三、实验仪器 双棱镜、可调狭缝、凸透镜、观察屏、光具座、测微目镜、钠光灯、白屏。 1、测微目镜简介 测微目镜（又名测微头）一般作为光学精密计量仪器的附件，也可以单独使用，主要用于测量微小长度。如图3()a 所示，测微目镜主要由目镜、分划板、读数鼓轮组 x D d ?=λ
物理实验研究性实验报告——钠黄光双线波长差的测量及其应用概要
研究型实验报告 院（系）名称机械工程及自动化学院专业名称机械工程及自动化 实验作者学生姓名学生学号第一作者王路明11071172 第二作者马天行11071160 第三作者吴宏宇11071167
钠黄光双线波长差的测量及其应用 王路明11071172 马天行11071160 吴宏宇11071167 摘要：迈克逊干涉仪是一种精密干涉仪，其测量结果可精确到与波长相比拟。本文从实验的原理和方法等方面对用此仪器精确测定钠黄双线差及钠的相干长度进行了讨论， 并用实验数据验证了理论值，达到了预期的效果。 关键词：迈克尔逊干涉仪，双线波长差，钠黄光，光程差，玻璃折射率， 一．实验基本要求 1．掌握迈克尔逊干涉仪的工作原理和结构，学会它的调整方法和技巧； 2．利用干涉条纹变化的特点测定光源波长； 3．了解光源的非单色性对干涉条纹的影响； 4．学会用迈克尔逊干涉仪测透明玻璃片折射率。 二．仪器简介 He 激光器、钠光灯、毛玻璃、扩束镜、千分尺、透明玻璃等迈克尔逊干涉仪、Ne 三．实验原理 迈克尔逊干涉仪是l883年美国物理学家迈克尔逊（A.A.Michelson）和莫雷（E.W.Morley）合作，为研究“以太漂移实验而设计制造出来的精密光学仪器。用它可以高度准确地测定微小长度、光的波长、透明体的折射率等。后人利用该仪器的原理，研究出了多种专用干涉仪，这
些干涉仪在近代物理和近代计量技术中被广泛应用。 1.波长差的测量 钠黄光中包含波长为λ1=589.6nm 和λ2=589.0nm 的两条黄谱线，当用它做光源时，两条谱线形成各自的干涉条纹，在视场中的两套干涉条纹相互叠加。由于波长不同，同级条纹之间会产生错位，当变化两束光的光程差时，干涉条纹的清晰度发生周期性变化 ()() L k I L I ?+=?101cos 1()() L k I L I ?+=?202cos 1 ? ?? ?? ???? ???+???? ????+=L k k L k I I 2cos 2cos 1221021k k k -=? 衬比度：?? ? ????=L k 2cos γ半周期：λ λ?≈ ?22 0L L ? γ 图1.钠黄光双线结构使干涉条纹的衬比度随ΔL 做周期性变化 在视场E 中心处λ 1 和λ2两种单色光干涉条纹相互叠加。若逐渐增大镜M1与M2的间距d ，当λ1得第k1级亮纹和的第k2级暗纹相重合时，叠加而成的干涉条纹清晰度最低，此时增大d ，条纹由逐渐清晰，直到光程差δ的改变达到 22112λ2 1 k λk 2d δ）（+=== （1） 时，叠加而成的干涉条纹再次变得模糊。可得 2112λ1m m λd d 2）（）（+==-（2） 则λ1和λ2的波长差为 Δd 2λλλ-λΔλ2 121= = （3） Δd=d2-d1 ，当λ1和λ2的波长差相差很小时，λ2 λλλλ2 121=+= (λ=589.3nm )， 则可得 d 22 21?=-=? λ λλλ （4）
实验二 用双棱镜干涉测钠光波长(05)
实验二用双棱镜干涉测钠光波长 [实验目的] 1、观察双棱镜产生的双光束干涉现象，进一步理解产生干涉的条件； 2、学会用双棱镜测定光波波长。 [实验仪器] 双棱镜，可调狭缝，会聚透镜（f=20cm,Φ=35mm两片），测微目镜(JX8)，光具座(JZ-2)，滑块（5块）、滑块支架（5个）、白屏，钠光灯(Gp20Na)。 [实验原理] 如果两列频率相同的光波沿着几乎相同的方向传播，并且这两列光波的位相差不随时间而变化，那么在两列光波相交的区域内，光强的分布不是均匀的，而是在某些地方表现为加强，在另一些地方表现为减弱（甚至可能为零），这种现象称为光的干涉。 菲涅耳利用图（一）所示装置，获得了双光束的干涉现象。图中双棱镜AB是一个分割波前的分束器，它的外形结构如图（二）所示，将一块平玻璃板的上表面加工成两楔形板，端面与棱脊垂直，楔角A 较小（一般小于10）。从单色光源M 发出的光波经透镜L会聚于狭缝S， 使S成为具有较大亮度的线状光源。 当狭缝S发出的光波投射到双棱镜 AB上时，经折射后，其波前便分割 成两部分，形成沿不同方向传播的 两束相干柱波。通过双棱镜观察这 两束光，就好像它们是由虚光源S1 和S2发出的一样，故在两束光相互 交叠区域P1P2内产生干涉。如果狭缝的宽度较小且双棱镜的棱脊和光源狭缝平行，便可在白屏P上观察到平行于狭缝的等间距干涉条纹。
设d '代表两虚光源S 1和S 2间的距离，d 为虚光源所在的平面（近似地在光源狭缝S 的平面内）至观察屏P 的距离，且d '＜＜d ，干涉条纹宽度为x ?，则实验所用光波波长λ可由下式表示： x d d ?= ' λ…………………………① 上式表明，只要测出d '、d 和x ?，就可算出光波波长λ。这是一种光波波长的绝 对测量方法，通过使用简单的米尺和测微目镜，进行毫米量级的长度测量，便可推算出微米量级的光波波长。 由于干涉条纹宽度x ?很小，必须使用测微目镜进行测量。两虚光源间的距离d '，可用一已知焦距为f '的会聚透镜L ， 置于双棱镜与测微目镜之间，如图（三），由透镜 两次成像法求得。只要使测目镜到狭缝的距离d ＞4f ，，，前后移动透镜，就可以在L ， 的两个不同位置上从测微目镜中看到两光源S 1和S 2，其中之一组为放大的实像，另一组为缩小的实像。如果分别测得二放大像的间距d 1和二缩小像的间距d 2，则根据下式： 21'd d d =…………………………② 即可求得两虚光源之间的距离d ， 。 [实验内容] 1、 调节共轴 （1） 将单色光源M 、会聚透镜L 、狭缝S 、双棱镜AB 与测微目镜P ，按图 （一）所示次序放置在光具座上，用目视粗略地调整它们中心等高、共轴，并使双棱镜的底面与系统的光轴垂直，棱脊和狭缝的取向大体平行。 （2） 点亮光源M ，通过透镜照亮狭缝S ，用手执白屏在双棱镜后面检查： 经双棱镜折射后的光束，有否叠加区P 1P 2（应更亮些），叠加区能否进入测微目镜，当白屏移动时叠加区是否逐渐向左、右或上下偏移根据观测到的现象，作出判断，再进行必要的调节（共轴）。 2、 调节干涉条纹 （1） 减小狭缝宽度（以提高光源的空间相干性），一般情况下（在近处）可 从测微目镜观察到不太清晰的干涉条纹。若远一点观察不到干涉条纹，
钠黄光双线波长差的测定
钠黄光双线波长差的测定方案 一．实验题目 钠黄光双线波长的测定方案 二．实验目的 1．进一步掌握迈克耳逊干涉仪的调节和使用方法． 2．加深对各种分振幅干涉图形的认识和理解． 3．测定钠光双线的波长差． 三．实验仪器 M—干涉仪、纳光灯、毛玻璃片(带格线)。 四．实验原理 （一）.实验意义及说明 低压钠灯因其光谱中的黄双线波长差小而强度特别大，常直接作为单色光源使用。但是在用迈克耳孙干涉仪测波长实验里，由于波长差约0.6mm的双线影响，在干涉仪可移动反射镜微动过程中，计量干涉条纹变化数目时，伴随着干涉条纹可见度的起伏，而时间相干性可表述为辐射场中某点在不同时刻发生的光扰动之间的相位相关性，常用相干长度来衡量。本实验应用迈克耳孙干涉仪对这两个课题做初步研究。 （二）.等倾干涉条纹的可见性周期性变化 低压钠灯发出的黄光包括两种波长相近的单色光(λ1=58965.930?，λ2= 5889.963?)。这两条光谱线是钠原子从3P态跃迁到3S态的辐射，用扩展的钠光灯照射迈克耳孙干涉仪得到的等倾干涉圆环是两种单色光分别产生的干涉图样的叠加。 若以d表示M1/、M2间距(参见迈克耳孙干涉仪原理图)，则当2d=kλ(k=0,1,2，…)时，环中心是亮的，而当2d= (2k+1) λ/2 (k=0,1,2,…)时，环中心是暗的，若继续移动M2，则当M1/，M2的间距增大到d1，且同时满足 2d1 = kλ1 (1) 2d1 =(k+1/2)λ2 (λ1>λ2)(2) 两个条件时，因为λ1和λ2相差不大，λ1的各级暗环恰好与λ2的各级亮环重合
条纹的可见度几乎为0，难以分辨，继续移动反射镜，当M1/、M2间距增到d1时，又使λ1和λ2的各亮环重合，条纹又清晰可见，随着M2的继续移动，当M1/、M2间距d2满足 (4) (5) 时，条纹几乎消失.由（4）式减去（1）式，（5）式减去（2）。M1/、M2间距增加量△d 满足 （6） （7） 时，条纹的可见度出现上述一个周期的循环，式中△k 为干涉条纹级次的增加量。 由（7）减去（6）式的 （8) 由（6）式可得 △k=2△d/λ1 (9) 把（9）式代入8式的 △λ=λ1λ2/2△d=21λ/2△d （10） （其中21λ可为二波长平均值的平方） 六．实验步骤 1．等顷干涉条纹的调节 (1)在钠光灯前覆盖一片毛玻璃，即成扩展面光源。 (2)旋转粗调手轮，使M1、M2与分光板G 的距离大致相等。 (3)检查两个反射镜后的调节螺丝，使其松紧适当，两个微调拉簧螺丝取适中位置，留有双向调节余量。 (4)先后调节M1和M2镜后的螺丝，使分别由两个反射镜反射的毛玻璃格子像相互接近、重合，直到出现干涉条纹(若条纹很模糊，转动粗调手轮约半周即有改善。)，再用两个拉簧螺丝仔细地调节M2镜的方位，使干涉条纹变粗，曲率变大，把条纹的圆心调至视场中央，直到眼睛左右移动时环心处无明暗变化，M2与M1/即达到完全平行，出现清晰的等倾干涉条纹。 2．测量钠黄双线的波长差 (1)转动粗调手轮，使M2镜逐渐远离分划板，找到调纹变模糊位置，调好 ()2 1 2d k k λ =+?()1 22221d k k λ=++?+???? 2 2(1)d k λ?=?+2 12k λλλλ?=-= ?1 2d k λ?=?
钠灯中的黄双线波长测量
钠灯中的黄双线波长测量 【实验目的】 1. 进一步掌握迈克耳逊干涉仪的调节和使用方法． 2. 加深对各种分振幅干涉图形的认识和理解． 3. 利用等倾干涉条纹测定钠黄双线波长差 【实验仪器】 钠光灯，迈克尔逊干涉仪，氦-氖激光器，毛玻璃片。 【实验原理】 低压钠灯发出的黄光包括两种波长相近的单色光(λ1=58965.930?，λ2= 5889.963?)。这两条光谱线是钠原子从3P 态跃迁到3S 态的辐射，用扩展的钠光灯照射迈克耳孙干涉仪得到的等倾干涉圆环是两种单色光分别产生的干涉图样的叠加。 若以d 表示M1/、M2间距(参见迈克耳孙干涉仪原理图)，则当2d =k λ (k =0,1,2，…)时，环中心是亮的，而当2d = (2k +1) (k =0,1,2,…)时，环中心是暗的，若继续移动M2，则当M1/，M2的间距增大到d 1，且同时满足 21d = k 1λ （1） 21212λ??? ? ?+=k d （2） 两个条件时，因为λ1和λ2相差不大，λ1的各级暗环恰好与λ2的各级亮环重合条纹的可见度几乎为0，难以分辨，继续移动反射镜，当M1/、M2间距增到d1时，又使λ1和λ2的各亮环重合，条纹又清晰可见，随着M2的继续移动，当M1/、M2间距d2满足 (3) (4) 时，条纹几乎消失.由（4）式减去（1）式，（5）式减去（2）。M1/、M2间距增加量△d 满足 （5） ()21 2d k k λ=+?()122 221d k k λ=++?+????12d k λ?=?
（6） 时，条纹的可见度出现上述一个周期的循环，式中△k 为干涉条纹级次的增加量。 由（7）减去（6）式的（7) 由（6）式可得 △k=2△d/λ1 (8) 把（9）式代入8式的d d ?=?= ?22221λλλλ（9） 【实验内容】 1.仪器的调节 1 、活动反光镜；2、固定反光镜；3、固定螺钉；4、补偿板；5、分光板； 6、毛玻璃屏； 7、刻度轮； 8、刻度轮止动螺钉； 9、微量读数鼓轮； 10、 11、12、调节螺钉 用氦-氖激光调节迈克尔逊干涉仪使M 1与M 2垂直。 具体操作如下： 1）启动He-Ne 激光器，使He-Ne 激光束大致垂直于M 1，即调节He-Ne 激光器高低左右位置，使反射回来的光束按原路返回。 2）在毛玻璃屏6看到分别由M 1和M 2反射至屏的两排光点，每排三个光点，中间一个比较亮，旁边两个比较暗。调节M 1背面的两个螺丝钉，使两排光点一一重合，这时M 1与M 2大致互相垂直。 3）在He-Ne 激光器和迈克尔逊干涉仪之间加入扩束镜，让激光束汇聚形成点光源。这时在屏上就可看到同心圆干涉条纹。通过调节螺钉11，使圆心调整屏幕正中央。 4）转动手柄使M 2后移动，观察中心条纹冒出或缩进，转动微量读数鼓轮到条纹变得粗而清 2 2(1)d k λ?=?+2 12k λλλλ?=-=?
光的颜色和波长
光的颜色和波长 光在传播过程中，遇到障碍物或小孔时，光将偏离直线传播的途径而绕到障碍物后面传播的现象，叫光的衍射。光的衍射和光的干涉一样证明了光具有波动性。 刀口尺也称作刀口直尺、刀口平尺等。光隙法是凭借人眼观察通过实际间隙的课件光隙量多少来判断间隙大小的一种基本方法。光隙法测量是将刀口尺置于被测实际线上并使刀口尺与实际线紧密接触，转动刀口直尺使其位置符合最小条件，然后观察刀口尺与被测线之间的最大光隙，此时的最大光隙即为直线度误差。当光隙值较大时，可用量块或塞尺测出其值。光隙值较小时，可通过标准光隙比较来估读光隙值大小。若间隙大于0.0025mm，则透光颜色为白光；间隙为0.001~0.002mm时，透光颜色为红光；间隙为0.001mm时，透光颜色为蓝光；刀平平尺与被测线间隙小于0.001mm时，透光颜色为紫光；刀口尺与被测线间隙小于0.0005mm时，则不透光。由此可以判断刀口尺的直线度误差。 光的颜色和它的波长 光的颜色是否可以看见是由它的波长决定的，光的波长是以纳米为单位的也说是十亿分之一米。发光二极管发出的光几乎都是一致的也就是说它几乎都是在一个波长，发出非常纯的颜色。以下是光的颜色和它的波长。 中红外线红光 4600nm-1600nm--不可见光 低红外线红光 1300nm-870nm--不可见光850nm-810nm-几乎不可见光 近红外线光 780nm-当直接观察时可看见一个非常暗淡的樱桃红色光 770nm-当直接观察时可看见一个深樱桃红色光 740nm-深樱桃红色光 红色光 700nm-深红色660nm-红色645nm-鲜红色630nm- 620nm-橙红 橙色光 615nm-红橙色光610nm-橙色光605nm-琥珀色光 黄色光 590nm-“钠“黄色585nm-黄色575nm-柠檬黄色/淡绿色 绿色 570nm-淡青绿色565nm-青绿色555nm-550nm-鲜绿色525nm-纯绿色蓝绿色（青） 505nm-青绿色/蓝绿色500nm-淡绿青色495nm-天蓝色 蓝色 475nm-天青蓝470nm-460nm-鲜亮蓝色450nm-纯蓝色 蓝紫色 444nm-深蓝色30nm-蓝紫色 紫色 405nm-纯紫色400nm-深紫色 近紫外线光 395nm-带微红的深紫色UV-A型紫外线光 370nm-几乎是不可见光，受木质玻璃滤光时显现出一个暗深紫色。 白光发光二极管有微黄色的到略带紫色的白光。白光发光二极管的色温范围有低至4000°K到12000°K。常见的白光发光二极管通常都是6500°-8000°K范围内。
钠黄光双线波长差的测量.doc
钠黄光双线波长差的测量 摘要：介绍了利用迈克尔逊干涉仪测量钠黄光双线波长差的方法及测量过程中应该注意的 若干问题。 关键词：钠黄光，双线波差，迈克尔逊干涉仪 迈克尔逊干涉仪在近代物理学的发展和近代计量技术中起过重要作用。1883年迈克尔 逊和他的合作者莫雷曾经利用这种干涉仪完成了著名的迈克尔逊——莫雷“以太飘移”实验， 实验结果否定了以太理论，促进了相对论的建立；此后迈克尔逊用干涉仪研究了光源干涉条 纹可见度随光程差变幻的规律，并以此推断光谱线的精细结构。由于很多重要的贡献，迈克 尔逊于1907年获得了诺贝尔物理学奖。由于迈克尔逊干涉仪的测量精度很高（1051-?mm ）, 所以我们利用其优点，在本实验中对钠黄光双线波长差进行了较精确的测量。 1 实验原理 钠黄光中包含波长为λ1=589.6nm 和λ2=589.0nm 的两条黄谱线，当用它做光源时， 两条谱线形成各自的干涉条纹，在视场中的两套干涉条纹相互叠加。由于波长不同，同级条 纹之间会产生错位，当变化两束光的光程差时，干涉条纹的清晰度发生周期性变化。 图1 钠黄光双线波长差测量实验图 当M1与M2平行时，记，M1 M2=d ，则两束光在视场E 中心处的光程差为δ=2d ，对波长 λ的入射光，由光的干涉条件可知： 当δ=2d=k λ时，在视场E 中心处干涉加强； P
当δ=2d=（k + 2 1）λ 时，在视场E 中心处干涉减弱。 在视场E 中心处λ 1 和λ2两种单色光干涉条纹相互叠加。若逐渐增大M1与M2的间距d ， 当λ1得第k1级亮纹和的第k2级暗纹相重合时，叠加而成的干涉条纹清晰度最低，此时 22111λ21k λk 2d δ）（+=== （1） 增大d ，条纹由逐渐清晰，直到光程差δ的改变达到 22112λ2 1k λk 2d δ）（+=== （2） 时，叠加而成的干涉条纹再次变得模糊。式（2）减式（1）可得 2112λ1m m λd d 2）（）（ +==- 则λ1和λ2的波长差为 Δd 2λλλ-λΔλ2121= = （3） 则Δd=d2-d1 ，当λ1和λ2的波长差相差很小时，λ2λλλλ2121=+= (λ=589.3nm )，则由式（3）可得 d 2221?=-=?λλλλ （4） 如果已知Δd 和λ即可计算出两种波长λ1和λ2的波长差Δλ。 2 方法 （1） 以钠光为光源，使之照到毛玻璃屏上，形成均匀的扩束光源。在E 处沿EPM1的方 向进行观察。调节M2镜后的微调螺钉，使观察到的双影完全重合，使出现干涉圆形条纹。 （2） 调好圆形干涉条纹后，缓慢移动M1镜，使视场中心的可见度最小，记下M1镜的位 置d1，再沿原来方向移动M1镜，直到可见度最小，记下此时M1镜的位置d2，即得到 Δd=∣d2-d1∣。 （3） 按上述步骤重复五次，求的d ?代入式（4），计算出钠光的双线波长差λ?。 3 数据处理 实验中测得的数据如下表 n 1 2 3 4 5 6
用迈克尔逊干涉仪测量钠黄光双线波长差
用迈克尔逊干涉仪测量钠黄光双线波长差 摘要：介绍了利用迈克尔逊干涉仪测量钠黄光双线波长差的方法及测量过程中应该注意的 若干问题。 关键词：钠黄光，双线波差，迈克尔逊干涉仪 迈克尔逊干涉仪在近代物理学的发展和近代计量技术中起过重要作用。1883年迈克尔 逊和他的合作者莫雷曾经利用这种干涉仪完成了著名的迈克尔逊——莫雷“以太飘移”实验，实验结果否定了以太理论，促进了相对论的建立；此后迈克尔逊用干涉仪研究了光源干涉条 纹可见度随光程差变幻的规律，并以此推断光谱线的精细结构。由于很多重要的贡献，迈克 尔逊于1907年获得了诺贝尔物理学奖。由于迈克尔逊干涉仪的测量精度很高（1051-?mm ）,所以我们利用其优点，在本实验中对钠黄光双线波长差进行了较精确的测量。 1 实验原理 钠黄光中包含波长为λ1=589.6nm 和λ2=589.0nm 的两条黄谱线，当用它做光源时， 两条谱线形成各自的干涉条纹，在视场中的两套干涉条纹相互叠加。由于波长不同，同级条 纹之间会产生错位，当变化两束光的光程差时，干涉条纹的清晰度发生周期性变化。 图1 钠黄光双线波长差测量实验图 当M1与M2平行时，记，M1 M2=d ，则两束光在视场E 中心处的光程差为δ=2d ，对波长 λ的入射光，由光的干涉条件可知： P
当δ=2d=k λ时，在视场E 中心处干涉加强； 当δ=2d=（k + 2 1）λ 时，在视场E 中心处干涉减弱。 在视场E 中心处λ1 和λ2两种单色光干涉条纹相互叠加。若逐渐增大M1与M2的间距d ， 当λ1得第k1级亮纹和的第k2级暗纹相重合时，叠加而成的干涉条纹清晰度最低，此时 22111λ21k λk 2d δ）（+=== （1） 增大d ，条纹由逐渐清晰，直到光程差δ的改变达到 22112λ2 1k λk 2d δ）（+=== （2） 时，叠加而成的干涉条纹再次变得模糊。式（2）减式（1）可得 2112λ1m m λd d 2）（）（ +==- 则λ1和λ2的波长差为 Δd 2λλλ-λΔλ2121= = （3） 则Δd=d2-d1 ，当λ1和λ2的波长差相差很小时，λ2λλλλ2121=+= (λ=589.3nm )，则由式（3）可得 d 2221?=-=?λλλλ （4） 如果已知Δd 和λ即可计算出两种波长λ1和λ2的波长差Δλ。 2 方法 （1） 以钠光为光源，使之照到毛玻璃屏上，形成均匀的扩束光源。在E 处沿EPM1的方 向进行观察。调节M2镜后的微调螺钉，使观察到的双影完全重合，使出现干涉圆形条纹。 （2） 调好圆形干涉条纹后，缓慢移动M1镜，使视场中心的可见度最小，记下M1镜的位 置d1，再沿原来方向移动M1镜，直到可见度最小，记下此时M1镜的位置d2，即得到 Δd=∣d2-d1∣。 （3） 按上述步骤重复五次，求的d ?代入式（4），计算出钠光的双线波长差λ?。 3 数据处理 实验中测得的数据如下表
钠原子光谱
近代物理实验题目钠原子光谱的观测与分析 班级09物理 学号09072053 姓名张泽民 指导教师余云鹏
钠原子光谱的观测与分析 研究元素的原子光谱，可以了解原子的内部结构，认识原子内部电子的运动，并导致电子自旋的发现。原子光谱的观测，为量子理论的建立提供了坚实的实验基础。1885年末，巴尔末（J.J.Balmer）根据人们的观测数据，总结出了氢光谱线的经验公式。1913年2月，玻尔（N.Bohr）得知巴尔末公式后，3月6日就寄出了氢原子理论的第一篇文章，他说：“我一看到巴尔末公式，整个问题对我来说就清楚了。”1925年，海森伯（W.Heisenberg）提出的量子力学理论，更是建筑在原子光谱的测量基础之上的。现在，原子光谱的观测研究，仍然是研究原子结构的重要方法之一。 20世纪初，人们根据实验预测氢有同位素，1912年发明质谱仪后，物理学家用质谱仪测得氢的原子量为1.00778，而化学家由各种化合物测得为1.00799。基于上述微小的差异，伯奇（Birge）和门泽尔（Menzel）认为氢也有同位素2H（元素左上角标代表原子量），它的质量约为1H的2倍，据此他们算得1H和2H在自然界中的含量比大约为4000：1，由于里德伯（J.R.Rydberg）常量和原子核的质量有关，2H的光谱相对于1H的应该会有位移。1932年，尤雷（H.C.Urey）将3L液氢在低压下细心蒸发至1毫升以提高2H的含量，然后将那1mL注入放电管中，用它拍得的光谱，果然出现了相对于1H移位了的2H的光谱，从而发现了重氢，取名为氘，化学符号用D表示。由此可见，对样品的考究，实验的细心，测量的精确，于科学进步非常重要。 二、【实验仪器】 1、WGD—8A型组合式多功能光栅光谱仪 由光栅单色仪、接收单元、扫描系统、电子放大器、A/D采集单元、计算机组成。该设备集光学、精密机械、电子学、计算机技术于一体。光学系统采用C-T型。入射狭缝、出射狭缝均为直狭缝，宽度范围0-2mm连续可调，顺时针旋转为狭缝宽度加大，反之减小，每旋转一周狭缝宽度变化0.5nm。光源发出的光束进入入射狭缝S1,S1位于过反射式准光镜M2的焦面上，通过S1射入的光束经M2反射成平行光束投向平面光栅G上，衍射后的平行光束经物镜M3成像在S2上或S3上。 M2、M3 焦距500mm 光栅G 每毫米刻线2400条，闪耀波长250nm 波长范围200-660nm 相对孔径 D/F=1/7 杂散光≤10-3 分辨率优于0.06 nm 光电倍增管接收 （1）波长范围 200-660nm （2）波长精度≤ ±0.2nm （3）波长重复性≤ 0.1nm CCD（电荷耦合器件） （1）接收单元 2048 （2）光谱响应区间 300-660nm （3）积分时间 88档 （4）重量 25kg 两块滤光片工作区间白片 350-600nm
光栅测定光波波长
用透射光栅测定光波波长 用平面透射光栅得到日光灯白光的夫朗和费衍射条纹，其中可以清晰的得到汞光谱中的绿线（546.07nm λ=），钠光谱中的二黄线（1589.592D nm λ=，2588.995D nm λ=）。若d 为光栅常数，θ为衍射角，λ为光波波长，k 为光谱级数（0,1,2k =±± ），则产生衍射亮条纹的条件为： sin d k θλ= （光栅方程） （1）测量光栅常数 用汞灯光谱中的绿线（546.07nm λ=）作为已知波长测量光栅常数d 。 测量公式： sin k d λθ = （2）测量未知波长 已知光栅常数d ，测量钠灯光谱中的二黄线波长1D λ和2D λ。 测量公式： sin d k θλ= （3）测量透射光栅的角色散 已知钠光谱中的二黄线的波长差λ?，测出钠光谱中的二黄线的衍射角，求光栅的角色散D 。 测量公式： D θ λ?=? 分光计测量光波波长 当一束平行光垂直入射到光栅上，产生一组明暗相间的衍射条纹，原理如图 9— 1所时，其夫朗和费衍射主极大由下式决
定： λm d =Φsin 式中：d ：光栅常数 d = a + b Φ：衍射角 m ：主极大级次 m = 0 ，±1， ±2 此式称光栅方程 由（9 — 1）式得 ： m d Φ= sin λ 由此可以看出：只要测出任意级次的某一条光谱线的衍射角，即可计算出该光波长。 牛顿环测量钠光灯谱线的波长 根据理论计算可知，在反射光中暗环半径rk 与入射光的波长λ和透镜球面的曲
率半径R 之间的关系是 () 21λkR r k = 式中，k 为正整数0，1，…，k ，称为环的级数。 由上式可知，如果用已知波长的单色产生牛顿环，当已知暗环的半径rk ，就可算出透镜球面的曲率半径R;若已知R ，测出rk ，就可算出产生牛顿环的光波波长λ。 钠光灯谱线的波长为： () ()R n m D D n m --= 422λ 用迈克尔逊干涉仪测激光波长 1、光程：折射率与路程的乘积，nr =? 2、分振幅干涉：波面的个不同部分作为发射次波的光源，次波本身分成两部分，做不同的光程，重新叠加并发生干涉。 3、等倾干涉公式推导：（如图所示） 次波分成两部分，一部分直接反射从A 点经过透镜到达S ，另一部分透射到B 点，再反射到 C
(整理)用双棱镜测钠光波长
实验八 用双棱镜测钠光波长 【实验目的】： 1.观察双棱镜产生的光的干涉现象和特点，掌握获得双束光干涉的一种方法，进一步理解产生干涉的条件。 2.用双棱镜测定钠光的波长； 3.学习测微目镜等光学仪器的使用与调整方法。 4.观察光的干涉现象 【实验仪器】： 双棱镜、可调狭缝、辅助透镜、测微目镜、光具座、白屏、钠光灯。 【实验原理】： 由双棱镜干涉条件，光源发射的单色光经会聚透镜后会聚于单缝S 而成线光源，光从S 发出经双棱镜后，形成二虚光源S 1、S 2，该虚光源所发出的光满足干涉条件，在交迭区内产生干涉，成为平行于狭缝的等间距干涉条纹，由此可得： x D d ?=λ 其中：λ ：光源之波长。 ?x ：干涉条纹的间距。 d ：虚光源S 1、S 2间距。 D ：虚光源（狭缝S ）至观察处之距 离。 ?x ：可由测微目镜测量求出； D ：可由光具座标尺读数读出； d ：由二次成像法求出： 21d d d = 其中：d 1、d 2为辅助透镜二次成像成像到测微目镜分划板的二虚光源S 1、S 2之间的距离。 【实验步骤与内容】： 一、测钠光波长： 1．按实验要求安置光学元件，进行共轴调节 ，使光束能对称地照射于双棱镜之棱脊上；
2．调节测微目镜，使之能观察到清晰的干涉条纹； 3．按要求测量n 条条纹间距x ，测量5—7组数据（填入记录表格）。 测虚光源到测微目镜之距离（单次测量） D ， ? D （填入记录表格）。 按二次成像法测d 1d 2测量3—5组数据（填入记录表格） 二、数据处理要求：参照相关教材不确定度计算举例处理数据。 【注意事项】： 1.严格进行共轴调节 该实验对共轴性要求非常严格，调节时可用白屏在外观察双缝所产生之光束是否亮波均匀，狭缝宽度必须适当； 2.测微目镜读数时，必须顺一个方向旋转，以免产生回程误差； 3.旋转读数鼓轮时，动作要平稳、缓慢。 4.测虚光源到测微目镜之距离时要注意修正值。 复习思考题： 1、双棱镜和光源之间为什么要放一狭缝？为什么狭缝要很窄才可以看到清晰的干涉条纹？ 2、试证明公式21'd d d
钠黄光双线波长差的测定
钠黄光双线波长差的测定 冯尚申 摘要 介绍了用可变长度法布里-珀罗标准具测定钠黄光3P能级的精细结构的方法及注意事项. 关键词 钠黄光双线；波长差；F-P标准具 分类号 O 562.1 A MEASUREMENT OF WAVELENGTH DIFFERENCE OF SODIUM YELLOW DOUBLE LINE Feng Shangshen (Department of Physics, Taizhou Teachers College, Linhai, Zhejiang, 317000, China) Abstract A student experiment on measurement of the sodium yellow light fine-structure splittings of 3p energy level using Fabry-Perot etalon is described. Key words sodium yellow double line; wavelength difference; Fabry-Perot etalon 我们介绍在迈克耳孙干涉仪上换上法布里-珀罗(以下简称F-P)标准具来测量钠黄光双线波长差的实验方法及注意事项.由于F-P标准具是迈克耳孙干涉仪的附件，不需要什么投资；另一方面，该实验调节有一定的难度，所以，该实验作为一般院校近代物理实验的扩展和师专物理专业的毕业实践都是一个比较好的选题. 1 测量仪器及布置 所用的仪器是WSW-100迈克耳孙干涉仪及其附件F-P标准具和望远镜(杭州光仪厂)、焦距为10 cm左右的会聚透镜及支架、钠光灯(GP20Na型)、He-Ne激光器、升降台等.仪器布置如图1所示. file:///E|/qk/dxwl/dxwl99/dxwl9901/990112.htm（第 1／5 页）2010-3-22 18:20:55
钠黄光双线波长差的测量.doc
钠黄光双线波长差的测量 由于迈克尔逊干涉仪的测量精度很高（1051-?mm ）,所以我们利用其优点，在本实验中对钠黄光双线波长差进行了较精确的测量。 1 实验原理 钠黄光中包含波长为λ1=589.6nm 和λ2=589.0nm 的两条黄谱线，当用它做光源时，两条谱线形成各自的干涉条纹，在视场中的两套干涉条纹相互叠加。由于波长不同，同级条纹之间会产生错位，当变化两束光的光程差时，干涉条纹的清晰度发生周期性变化。 图1 钠黄光双线波长差测量实验图 当M1与M2平行时，记，M1 M2=d ，则两束光在视场E 中心处的光程差为δ=2d ，对波长λ的入射光，由光的干涉条件可知： 当δ=2d=k λ时，在视场E 中心处干涉加强； 当δ=2d=（k + 2 1 ）λ 时，在视场E 中心处干涉减弱。 在视场E 中心处λ1 和λ2两种单色光干涉条纹相互叠加。若逐渐增大M1与M2的间距d ，当λ1得第k1级亮纹和的第k2级暗纹相重合时，叠加而成的干涉条 P
纹清晰度最低，此时 22111λ2 1 k λk 2d δ）（+=== （1） 增大d ，条纹由逐渐清晰，直到光程差δ的改变达到 22112λ2 1 k λk 2d δ）（+=== 时，叠加而成的干涉条纹再次变得模糊。式（2）减式（1）可得 2112λ1m m λd d 2）（）（ +==- 则λ1和λ2的波长差为 Δd 2λλλ-λΔλ2 121= = 则Δd=d2-d1 ，当λ1和λ2的波长差相差很小时，λ2 λλλλ2 121=+= (λ=589.3nm )，则由式（3）可得 d 22 21?= -=?λ λλλ （4 如果已知Δd 和λ即可计算出两种波长λ1和λ2的波长差Δλ。 2 方法 （1） 以钠光为光源，使之照到毛玻璃屏上，形成均匀的扩束光源。在E 处沿EPM1的方向进行观察。调节M2镜后的微调螺钉，使观察到的双影完全重合，使出现干涉圆形条纹。 （2） 调好圆形干涉条纹后，缓慢移动M1镜，使视场中心的可见度最小，记下M1镜的位置d1，再沿原来方向移动M1镜，直到可见度最小，记下此时M1镜的位置d2，即得到 Δd=∣d2-d1∣。 （3） 按上述步骤重复三次，求的d ?代入式（4），计算出钠光的双线波长差λ?。 3 数据处理
法布里-珀罗干涉仪测定钠黄光双线波长差
法布里-珀罗干涉仪测定钠黄光双线波长差 一、实验目的 1．了解F-P 干涉仪的结构特点。 2．测定钠双线波长差。 3．熟悉等倾干涉和多光束干涉的基本概念。 二、实验原理 1.经一次往返后两光线光程差满足： λθm d =?cos 2＝ (1) 时两光干涉出现极值，其中d 为两镜面间距离。 2.两镜面间距离变化，则视场中心会出现条纹吞进或者吐出的现象，考虑中心附近，如果镜面间距离改变d ?，中心就会吞进或者吐出条纹，吞进或吐出条纹个数为N ，则满足： λ2 N d = ? (2) 3.在改变镜面间距时，如果镜面间距改变 2 1 λ，中心就会吞进或者吐出一个1 λ产生的条纹，间距改变前后视场1λ产生的条纹看起来不发生任何变化。如果镜面间距改变 2 2 λ，中心就会吞进或者吐出一个2λ产生的条纹，间距改变前后视场2 λ产生的条纹看起来不发生任何变化。镜面间距改变满足1λ2λ两波长光都吞进或 者吐出整数个条纹，镜面间距改变的最小值满足1λ吞进或者吐出1N 个条纹， 2λ吞进或者吐出11＋N 个条纹，此时镜面间距改变d ?满足： 112 λN d = ? 212 1λ＋N d = ? 由此可以得到： d d d d N N d ?≈ ?? ?? ?=+?2222) 1(22 211121λ λλλλ＝ － (3) 所以，最终双线差等于：
d ??22 λ λ＝ (4) 4.从而依据公式(4)精确求出λ?。（钠5893=λ?） 三、数据处理与结论 d 1= 5.26305mm d ?1=0.29878mm 10 81154.522 1 ?=??d λ λ ＝ -7 mm d 2=5.56183mm d ?2=0.29002mm 10 98708.522 2 ?=??d λ λ ＝ -7 mm d 3=5.85205mm d ?3=0.29681mm 10 85011.522 3?=??d λ λ＝ -7 mm d 4=6.14886mm 10 8820.522 ?=??d λ λ＝ -7 mm
钠双黄线的波长差实验报告
西安理工大学实验报告课程名称：普通物理实验 专业班号：应物091 组别： 2 姓名：赵汝双学号： 33 实验名称： 迈克尔孙干涉仪测量钠黄双线波长差 实验目的 1.进一步熟悉迈克耳孙干涉仪的调整方法 2.利用等倾干涉条纹测定钠黄双线波长差 仪器与用具 迈克耳孙干涉仪、钠光源 ［原理］ 钠光灯的黄光包括两条波长相近的谱线： λ1 = nm, λ2 = 利用迈克耳孙干涉仪可以测量其波长差 成绩 实验日期：2011年4月14日 交报告日期：2011年4月21日 报告退发：（订正、重做） 教师审批签字：
实验原理 反射光束①和②的光程差为Δ=2d cos i；凡相同的入射角 i，①和②有相同的光程差，从而对应干涉条纹图样中的 同一条纹，故称等倾干涉； 1.从S上一点沿同一圆锥面发射的光，是以相同倾角入射到镜面，因而经透镜或直 接人眼观测，得到圆条纹. 2.在λ1的某一级k0上，当光程差满足： L0=k0λ1=(k0+N) λ2 其中N整数时，两组干涉条纹完全重叠，条纹很清晰； 1.当光程差满足： L1=k1λ1=(k2+1/2) λ2 两组条纹明暗叠加，条纹模糊； λ=) 1.测量公式： (589.3nm 其中：λ12为钠双线的平均波长，Δd 为出现相邻模糊场（或清晰场）M1 镜移动的距离. 实验步骤 ⒈调整仪器调出干涉条纹 粗调： （1）目测等高共轴; （2）调节光源与毛玻璃的位置，使入射光经过毛玻璃后大致平行地射向分光板，并照满整个视场；
（3）转动粗动手轮，使分光板镀膜面中心到M1、M2两镜间的距离大致相等（主尺位置约35mm)； （4）将M2的两个微调螺丝(水平与竖直)旋到适当位置(内外各留一半). 细调： （1）调节 M1，M2’平行，在分光板与毛玻璃之间水平与竖直地各放一枚大头针, 调节M1和M2’镜背后的三对小螺丝,直到针象完全重合； 注意：三对小螺丝应对应调整,且松紧度适中； （2）将头上下左右稍稍摆动, 若有较大的视差,可通过M1镜的前后移动,使视差尽量小； 针的像在两个方向上都重合了,一般即可看到干涉条纹. ⒉圆条纹调节 （1）条纹刚调出时，一般为很密的直线或圆弧，可调节三对小螺钉，使变圆。可调节M1 镜使条纹不断由中心陷入而逐渐变粗，一般以在视场中剩下3-5个圆条纹适宜； （2）眼睛左右移动，条纹有冒出或收缩情况，调节M2的水平螺钉，眼睛上下移动，条纹有大小变化，则调节M2的竖直螺钉，直到眼睛移动，圆条纹大小不变； 如果视场中出现的圆条纹太密, 对比度很差时,可由调节M1镜的前后位置而得到改善. 3. 波长差测定 转动粗（微）动手轮，移动M1镜，记录相邻视见度为零(条纹最模糊不清) 时M1 镜的位置d； 测六次，利用逐差法计算Δd，代入公式计算波长差，并根据给出的波长差数值， 计算测试的相对误差. 数据处理