物理競(jìng)賽實(shí)驗(yàn)報(bào)告示范

II40o2′40o1′40o0′根據(jù)所測(cè)α及i2帶入式（2）計(jì)算折射率：根據(jù)不確定度傳遞公式可計(jì)算：五．實(shí)驗(yàn)結(jié)果：所測(cè)三棱鏡折射率附：推導(dǎo)過程由題目4用雙棱鏡測(cè)定光波波長實(shí)驗(yàn)儀器光學(xué)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)(或光具座)、鈉光燈、雙棱鏡、可調(diào)夾縫、凸透鏡、測(cè)微目鏡、毛玻璃屏、單色光源、讀數(shù)小燈、米尺、白屏等。圖4-16圖4-16SO如圖1所示，雙棱鏡B是由兩個(gè)折射角α很小的直角棱鏡組成的。當(dāng)由S發(fā)出的光束投射到雙棱鏡B上時(shí)，經(jīng)折射后形成兩束光。即S發(fā)出的光的波陣面分成沿不同方向傳播的兩束光。這兩束光相當(dāng)于由虛光源S1、S2發(fā)出的兩束相干光，于是在它們相重疊的空間區(qū)域內(nèi)產(chǎn)生干涉。將光屏P插進(jìn)上述區(qū)域中的任何位置，均可看到明暗交替的干涉條紋。設(shè)S1和S2的間距為d(如圖2），由S1和S2到觀察屏的距離為D。若觀察屏中央O點(diǎn)與S1和S2的距離相等，則S1和S2射來的兩束光的光程差等于零，在O點(diǎn)處兩光波互相加強(qiáng)，形成中央明條紋。其余的明條紋分別排列在O點(diǎn)的兩旁。假定P是觀察屏上任意一點(diǎn)，它離中央O點(diǎn)的距離為x。在D較d大很多時(shí)，S1S2S1和SPO可看作相似三角形，且有DDQOxdSS1S2S1PP圖2雙棱鏡干涉條紋計(jì)算圖圖2雙棱鏡干涉條紋計(jì)算圖當(dāng)K=0，1，2，（1）時(shí)則兩束光在P點(diǎn)相互加強(qiáng)，形成明條紋。當(dāng)K=0，1，2，（2）時(shí)則兩束光在P點(diǎn)相互削弱，形成暗條紋。相鄰兩明（或暗）條紋的距離為（3）測(cè)出D、d和相鄰兩條紋的間距Δx后，由（3）即可求得光波波長。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的會(huì)聚透鏡L置于雙棱鏡與測(cè)微目鏡之間（圖3），由透鏡兩次成像法求得，只要使測(cè)微目鏡到狹縫的距離D＞4f，前后移動(dòng)透鏡，就可以在兩個(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，其中之一為放大的實(shí)像，另一為縮小的實(shí)像。如果分別測(cè)得放大像的間距d1和縮小像的間距d2，則根據(jù)下式（4）即可求得兩虛光源之間的距離d。圖3雙棱鏡兩虛光源間距計(jì)算示意圖圖3雙棱鏡兩虛光源間距計(jì)算示意圖三．實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及步驟1．將單色光源(鈉光燈)M、會(huì)聚透鏡L(可省略)、狹縫S、雙棱鏡B與測(cè)微目鏡P，按圖1所示次序放置在光具座（光學(xué)平臺(tái)）上，用目視法粗略地調(diào)整它們中心等高，并使它們?cè)谄叫杏诠饩咦ü鈱W(xué)平臺(tái)）的同一直線上。2．點(diǎn)亮光源M，使M發(fā)出的光經(jīng)L后照亮狹縫S并使雙棱鏡的底面與光束垂直，調(diào)節(jié)光源或狹縫，使狹縫射出的光束能對(duì)稱地照射在雙棱鏡鈍角棱的兩側(cè)。3．調(diào)節(jié)測(cè)微目鏡，并旋轉(zhuǎn)狹縫(或雙棱鏡)，且適當(dāng)調(diào)節(jié)狹縫寬度使視場(chǎng)中干涉條紋足夠清晰4．看到干涉條紋后，將雙棱鏡或測(cè)微目鏡前后移動(dòng)，使干涉條紋寬度適當(dāng)，便于測(cè)量。5．用透鏡兩次成像法測(cè)兩虛光源的間距d。在雙棱鏡和測(cè)微目鏡之間放置一已知焦距為f的會(huì)聚透鏡，移動(dòng)測(cè)微目鏡使它到狹縫的距離大于4f固定測(cè)微目鏡，前后移動(dòng)透鏡，分別測(cè)得兩次清晰成像時(shí)實(shí)像的間距d1、d2，代入（4）式求出d6．保持狹縫與雙棱鏡原來的位置不變（即保持測(cè)量干涉條紋時(shí)的間距d值不變），測(cè)微目鏡的位置不變，用測(cè)微目鏡測(cè)量干涉條紋的寬度Δx。7．從光具座（光學(xué)平臺(tái)）標(biāo)尺上讀出狹縫到測(cè)微目鏡叉絲平面的距離D。8.重復(fù)步驟3-7再做兩次，重做時(shí)可以適當(dāng)改變雙棱鏡、狹縫或測(cè)微目鏡距離參數(shù)。四．?dāng)?shù)據(jù)記錄與處理雙棱鏡實(shí)驗(yàn)測(cè)量數(shù)據(jù)記錄表測(cè)量次數(shù)123測(cè)量項(xiàng)目初讀數(shù)末讀數(shù)測(cè)量值初讀數(shù)末讀數(shù)測(cè)量值初讀數(shù)末讀數(shù)測(cè)量值x（mm）1.2353.6382.4030.5243.2492.7250.1353.0212.886d1（mm）0.1542.8422.6881.0113.2452.2340.3363.1562.820d2（mm）1.0282.5541.5260.8792.2351.3560.1161.1481.032D（mm）120.0945.5825.5120.0925.0805.0120.0956.0836.02.0251.7401.706（mm）5.8947×10-45.8900×10-45.8894×10-4五．實(shí)驗(yàn)結(jié)果：待測(cè)鈉光波長附：若只測(cè)一次如用第一次結(jié)果表述，不確定度計(jì)算為：測(cè)微目鏡儀器極限不確