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菲涅耳双棱镜干涉实验指导书
工程光学实验菲涅耳双棱镜干涉
实验五菲涅耳双棱镜干涉
［实验目的］
1. 观察和研究菲涅耳双棱镜产生的干涉现象；
2. 测量干涉滤光片的透射波长(X0)o
［仪器和装置］
白炽灯，干涉滤光片，可调狭缝，柱面镜，菲涅耳双棱镜，双胶合成像物镜，测微目 镜。
［实验原理］
如图la所示，菲涅耳双棱镜装置由两个相同的棱镜组成。两个棱镜的折射角很小， 一般约为5 ~ 30'。从点(或缝)光源S发出的一束光，经双棱镜折射后分为两束。从图 中可以看出，这两折射光波如同从棱镜形成的两个虚像S1和S2发出的一样。S1和S2构 成两相干光源，在两光波的迭加区产生干涉。
a
a)图1双棱镜干涉原理图、从图lb看出，若棱镜的折射率为n,则两虚像SI、S2 之间的距离
d 21 (n l)a (5T)
干涉条纹的间距
e
式中，为光波的波长。
对于玻璃材料的双棱镜有n=，则1 V (5-2) 21 (n l)a
e
可得到1 r (5-3) la
lae (5-4) 1 1'
在迭加区内放置观察屏E,就可接收到平行于脊棱的等距直线条纹。若用白光照明，可 接收到彩色条纹。
对于扩展光源，由图2可导出干涉孔径角:
和光源临界宽度：l'a (5-5) 1 1'
b 1 1 (5-6) a I'
从式(5-5)和(5-6)看出，当1'=0时，6=0,则光源的临界宽度b变为无穷大。此 时，干涉条纹定域在双棱镜的脊棱附近。b为有限值时，条纹定域在以下区域内：
1 (5-7) r b - 12 -
工程光学实验菲涅耳双棱镜干涉
图2双棱镜干涉的几何关系图
［内容和步骤］
1. 调整光路，观察和研究双棱镜干涉现象
(1) 按图3所示，将光学元件置于光学平台上。调整光学元件，使其满足同轴等高的要 求。
(2) 取 le200mni, V 1200mm,按 X =550nm, =30', n=l. 50 计算出 b 的数值。置狭
缝宽度bt=b/4,调节棱镜的脊棱与狭缝方向平行，直到使得测微目镜视场里出现清晰的干 涉条纹为止。增大或减小狭缝宽度，观察干涉条纹对比度的变化，并给予解释。
图3双棱镜干涉实验装置图1—白炽灯2一滤光片3一柱面镜4一狭缝5一双棱镜6—
成象物镜7一测微目镜
2. 测量干涉滤光片中心透射长入0。
由式(5-3)看出，为了测量X0,需要在一定的精度范围测定d、1、1'与e值。
(1)测定d值
如图4所示，通常SI、S2和S并不在与图面垂直的同一平面内，而D和A又应从S1S2 处测量才算准确。故测量d时，采用二次(共轴)成像法，即保持物像位置不变，移动成 像物镜。当成像物镜6在第一
''个位置时，若从测微目镜中测得SI, S2的两个实像SI, S2之间的距离dl,据物像关 系，则有
dA (5-8) dlB
物镜6在第二个(共轴)位置成像时，则有
dB (5-9) d2A
由上两式可解出
d dld2 (5-10)
实验时，对d值的测量不应少于三次，然后取其平均值。
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