1用双棱镜干涉测半导体激光波长用双棱镜干涉测半导体激光波长实验目的：实验目的：1、观察双棱镜产生的干涉现象，进一步理解产生干涉的条件。2、熟悉干涉装置的光路调节技术，进一步掌握在光具座上多元件的等高共轴调节方法。3、学会用双棱镜测定光波波长。实验仪器：实验仪器：光学实验导轨、二维+LD、双棱镜、激光功率指示计、十二档光电探头+大一维位移架、凸透镜、白屏等。实验原理：实验原理：双棱镜是由两个折射角很小（小于 1 度）的直角棱镜组成，且两个棱镜的底边连在一起（实际上是在一快玻璃上，将其上表面加工成两块楔形板而成） ，用它可实现分波前干涉。通过对其产生的干涉条纹间距等长度量（毫米量级）的测量，可推算出光波波长。如图 1 所示，双棱镜 AB 的棱脊（即两直角棱镜底边的交线）与 S的长度方向平行，H 为观察屏，且三者都与光具座垂直放置。由半导体激光器发出的光，经透镜 L1 会聚与 S 点，由 S 出射的光束投射到双棱镜上，经过折射后形成两束光，好象是从两虚光源 S1 和 S2 发出的。由于这两束光满足相干条件，故在两束光相互重叠的区域（图中画斜线2的区域）内产生干涉，可在观察屏 H 上看到明暗交替的、等间距的直线条纹。中心 O 处因两束光的程差为零而形成中央亮纹，其余的各级条纹则分别排列在零级的两侧。dDxs 1s2SL 1ABHO图图 1设两虚光源 S1和 S2间的距离为 d，虚光源平面中心到屏的中心之间的距离为 D；又设 H 屏上第 k（k 为整数）级亮纹与中心 O 相距为Xk，因 Xk4f2 时,移动 L2使虚光源 S1和 S2成放成放大的实像 S1/、S2/，间距为d/，用十二档光电探头+大一维位移架测出 d/；根据 1/f=1/P+1/P/,可以得出物距 P=f P/( P/-f),其中 f=100mm，P/可在实验导轨上读出，则可以求出物距 P，用下式就可算出 d、D 值：3d/ d/=P/ P/ 即 d= （P/ P/）*d/ 公式 2D=P+ P/ 公式 3ds 1s 2Sd p p DL 1ABL 2S 2 S 1 图图 2实验内容及步骤：实验内容及步骤：一、双棱镜干涉装置的共轴调节与干涉现象的观察步骤如下：1、依次将二维+LD、透镜、双棱镜、十二档光电探头+大一维位移架（与激光功率指示计连接好）放置在实验导轨上。目测粗调各元件中心等高，使中心线平行于导轨，并保障激光光斑能够进入十二档光电探头中。2、用白屏换下十二档光电探头，调节透镜及双棱镜，在白屏上看到清晰的干涉条纹。3、再次前后移动双棱镜，可观察到干涉条纹的粗细变化和条纹数量的变化，使干涉条纹数为 5 至 7 条（至此，在以下的测量过程中，二维+LD、双棱镜和白屏（或十二档光电探头）的滑块位置不再变化） 。4、用十二档光电探头换下白屏，选择十二档光电探头适当的光栏（如 0.2mm 的细缝） ，同时调整激光功率指示计的量程按钮，选择适当的量程。对干涉条纹进行扫描，并做数据处理。 （注：此处白屏及十二档光电探头，根据需要可能不断的相互调换）5、将导轨上各滑块及各元件全部固定，保持稳定。6、用白屏换下十二档光电探头，在双棱镜和白屏之间放置透镜4L2（如图 2） ，并使 D 稍大于 4f2，调节 L2，使之与系统共轴。7、移动 L2，在白屏上得到清晰的放大的像（两个清晰的光斑） ，并换上十二档光电探头，用其对放大的像进行扫描多次，将测量的数据进行记录和处理。二、测量及数据处理1、测量 d、D在上述光路已调好的基础上，其他元件不动，只移动透镜 L2的轴向位置，使 L2成虚光源的最清晰放大像（用白屏来观察） ，并用十二档光电探头及功率指示计分别测量出放大像间距 d/，测 5 次，取平均值。并通过滑块和导轨上刻度尺读出像距 P/，利用公式 2 和公式 3，计算 d 和D。2、测量 x取下透镜 L2，用十二档光电探头测出相隔较远的两条暗纹之间的距离，在除以过经过的条纹数目，即得到相邻条纹的间距 x。重复测量，取其平均值。3、将 x、d、D 值带入公式 1 中，求出待测光波波长。思考题思考题1、双棱镜是怎样实现双光束干涉的？干涉条纹是怎样分布的？干涉条纹的间距与那些因素有关？2、用本实验测光波波长，哪个量的测量误差对实验结果影响最大？应采取哪些措施来减少误差？注意事项注意事项1、在未经漫反射时，眼睛不能直视半导体激光光源2、导轨较轻，操作时勿将其碰倒在地3、做实验时，导轨上的各元件一定要锁紧，以免读数时产生误差。