
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
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1、實(shí)驗(yàn)十九 用雙棱鏡干涉測(cè)定納光波長(zhǎng)教學(xué)目的1掌握干涉裝置的調(diào)節(jié);2學(xué)會(huì)利用菲涅耳雙棱鏡裝置測(cè)定光波波長(zhǎng)。重點(diǎn)與難點(diǎn)干涉條紋的調(diào)節(jié)及利用兩次成像法測(cè)量虛光源的距離。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1光路調(diào)節(jié);2調(diào)節(jié)狹縫、雙棱鏡及測(cè)微目鏡獲得干涉條紋;3測(cè)量條紋間距及狹縫至觀測(cè)屏之間的距離;4利用透鏡的兩次成像法測(cè)量虛光源之間的距離;5用所測(cè)得的x、d´、d值,求出光源的光波波長(zhǎng)。教學(xué)方法預(yù)習(xí)、講解主要內(nèi)容并在講解過程中適當(dāng)設(shè)疑、對(duì)重難點(diǎn)著重演示并強(qiáng)調(diào)注意事項(xiàng)、學(xué)生獨(dú)立操作并測(cè)量數(shù)據(jù)、教師在學(xué)生獨(dú)立操作過程中有針對(duì)性的解決問題。教學(xué)過程設(shè)計(jì)1 檢查學(xué)生預(yù)習(xí)報(bào)告;2 內(nèi)容的引入:為什么要用雙棱鏡干涉測(cè)量光波波長(zhǎng)?
2、怎樣利用通常的長(zhǎng)度測(cè)量工具測(cè)量光波長(zhǎng)? 通過設(shè)疑激發(fā)學(xué)生的興趣。3重點(diǎn)講解(基本原理)干涉的基本條件?通過知識(shí)的回顧引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)入實(shí)驗(yàn)。在本實(shí)驗(yàn)中,我們利用菲涅耳雙棱鏡裝置(如圖191)觀察由雙棱鏡產(chǎn)生的雙光束干涉現(xiàn)象,從而進(jìn)一步理解產(chǎn)生干涉的條件;另一個(gè)重要的目的就是學(xué)會(huì)用雙棱鏡測(cè)定光波波長(zhǎng)。圖191中雙棱鏡AB是一個(gè)分割波前的分束器,其外形結(jié)構(gòu)如圖192所示,將一塊平板玻璃的上表面加工成兩楔形板,端面與棱脊垂直,楔角A較?。ㄒ话阈∮?o),從單色光源M發(fā)出的光波經(jīng)透鏡L會(huì)聚于狹縫S,使S成為具有較大亮度的線狀光源。當(dāng)狹縫S發(fā)出的光波投射到雙棱鏡AB上時(shí),經(jīng)折射后,其波前便分割成兩部分,形成沿
3、不同方向傳播的兩束相干波,通過雙棱鏡觀察這兩束光,就好像它們是由虛光源S1和S2發(fā)出的一樣,故在兩束光相互交疊區(qū)域P1P2內(nèi)產(chǎn)生干涉。如果狹縫的寬度較小且雙棱鏡的棱脊和光源狹縫平行,便可在白屏上觀察到平行于狹縫的等間距干涉條紋。設(shè)d´代表兩虛光源S1和S2間的距離,d為虛光源所在的平面(近似地在光源狹縫S的平面內(nèi))至觀察屏P的距離,且d´d,干涉條紋寬度為x,則實(shí)驗(yàn)所用光波波長(zhǎng)可由下式表示:l=d¢Dx,上式表明只要測(cè)出d´、d和x,就可算出光波波長(zhǎng)。 d由于干涉條紋寬度x很小,必須使用測(cè)微目鏡進(jìn)行測(cè)量。兩虛光源間的距離d´,可用一已知焦距為f
4、´的會(huì)聚透鏡L´置于雙棱鏡與測(cè)微目鏡之間(如圖193),由透鏡兩次成像法求得。只要使測(cè)微目鏡到狹縫的距離d4f´,前后移動(dòng)透鏡,就可以在L´的兩個(gè)不同位置上從測(cè)微目鏡中看到兩虛光源S1和S2經(jīng)透鏡所成的實(shí)像S1´和S2´,其中之一組為放大的實(shí)像,另一組為縮小的實(shí)像。如果分別測(cè)得二放大像的間距d1和二縮小像的間距d2,則根據(jù)下式:d¢=d1d2即可求得兩虛光源之間的距離d´.圖191圖192圖193強(qiáng)調(diào)注意事項(xiàng)。4操作:學(xué)生獨(dú)立操作,教師有針對(duì)性的解決問題。注意事項(xiàng)(1)使用測(cè)微目鏡時(shí),首先要確定測(cè)微目鏡讀數(shù)裝置的分格精度;要注意防止回程誤差;旋轉(zhuǎn)讀數(shù)鼓輪時(shí)動(dòng)作要平穩(wěn)、緩慢;測(cè)量裝置要保持穩(wěn)定。(2)在測(cè)量光源狹縫至觀察屏的距離d時(shí),因?yàn)楠M縫平面和測(cè)量目鏡的分劃板平面均不和光具座滑塊的讀數(shù)準(zhǔn)線共面,必須引入相應(yīng)的修正,否則將引進(jìn)較大的系統(tǒng)誤差。(3)測(cè)量d1、d2時(shí),由于透鏡像差的影響,實(shí)
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