、探究实验报告

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1、2010-2011学年度光学综合设计性实验《光学元件特性及研究（干涉部分）》题目：《光学元件特性及研究（干涉部分）》学院：物理电气信息学院专业：物理师范姓名：魏广瑜学号:12009243942指导教师：严群英日期：2010年12月目录光学元件特性及研究（干涉部分）3【探究目的】31学习光学干涉元件的性质和特点。32对光学干涉元件进行归类。33对元件到系统的组成进行分析研究。34熟悉相干条件3【干涉元件】3【相干条件和原理】3【探究提纲】4一、【双缝】5元件原理5【图样分析】5二、【牛顿环】6元件原理6【干涉条纹】7分析7【应用

2、】7三、【光学劈尖】7元件作用8四、【劳埃德镜】8元件原理8【实验光路】9五、【菲涅尔双棱镜】10元件原理10【干涉图样】10六、【菲涅尔双面镜】11元件原理11【作用】11【心得体会】11【主耍参考文献】12光学元件特性及研究（干涉部分）摘要光学元件是光学仪器的组成部分，是光学实验的基础，在光学实验中，无时无刻都在接触。我们在研究光学的实验的过程中，必须对光学元件做一个系统的了解，比如最基础的有物屏、光源、偏振、光栅、透镜、而镜、T•涉元件等等。下而对T涉元件及组成系统归类研究。相干光元件：一般是在光路中利用这类元件而获得两

3、朿相干光，当这两朿相干光再次相遇时就可以形成干涉现象。由于相干后的波互相相长和互相相消形成明暗不一的条纹。关键字:光学元件、干涉、光学系统、劳埃德镜【探究目的】1学习光学干涉元件的性质和特点。2对光学干涉元件进行归类。3对元件到系统的组成进行分析研究。4熟悉相干条件【干涉元件】双缝、牛顿环、光学劈尖、劳埃徳镜、菲涅尔双棱镜、菲涅尔双面镜、梅斯林镜、比累双切镜。【相干条件和原理】相干是相干波叠加而引起强度亜新分布的现彖，相干性则表明了相干波光场物理量Z间的相关性质以及产牛的条件，两光波能够干涉的必要条件是1.频率相同2.存在相互

4、平衡的偏振分量3.具有稳定的相位差这就是说频率不同，偏振方向互相垂直，相位差不稳定的光波彼此之间不相干，干涉光强是相干光波的复振幅栓加后的光强，由于在两相干波交魂在区域屮不同位置处相干波之间的相位差不同，因而干涉光强也不同，所以相干波叠加会产生空间明暗相间的干涉条纹，而非和干光叠加则是强度叠加，总强度处处都等于各光波强度之和。因此，対于相干性最方便、直接的量度是干涉条纹的对比度（有时也称作可见度、反衬度等），即干涉场屮干涉条纹的清晰程度，它定义为K=(Imax-Imin)/(Imax+Imin),其中Imax和Imin分别是干

5、涉场中光强的最大值和最小值。K可区分以下三种情况K=1完全相干K<1部分相干K=0完全不相干相干光效应可分为空间相干性和时间相干性，前者与光源的几何尺寸有关，后者则与光源的相T长度或单色性（帯宽）有关。迈克尔T•涉仪为测量吋I'可相T性提供了一种方便的技术；空间相干性则有杨氏双峰实验做出了最好的证明。【探究提纲】干涉元件1双缝k)rfjrW、1才'埃厂11、涅丄1■涅斯环<)W小双棱‘小双面k）林<>k丿V丿V、【双缝】元件原理光源发出的光经滤光片成为单色光，单色光通过单缝后，经双缝产生稳定的干涉图样，干涉条纹可从屏上观察到

6、。图样中相邻两条亮（暗）纹间的距离Ax与双缝间的距离d、双缝到屏的距离L、单色光的波长入之间满足X与波长入、双缝间距d、及双缝到屏的距离L有关。干涉图样图样分析：双缝干涉图样中，中间有两条明显的亮条纹，是两条单缝衍射所形成的，其他等间距的明暗条纹才是两条缝干涉形成的。双缝干涉产生的图样应该是等间距的明暗和间的图样二、【牛顿环】牛顿环仪元件原理牛顿环仪是由曲率半径为R的待测平凸透镜L和玻璃平板P叠装在金属框架F中构成，如下左图所示。框架边上有三个螺钉H,用来调节L和PZ间的接触，以改变干涉条纹的形状和位置。调节H时，螺钉不可旋得

7、过紧，以免接触压力过大引起玻璃透镜迸裂、破损。右图为牛顿环实物图。牛硕环干涉条纹的特点•❶•分振幅、等厚干涉;❷•明暗相间的同心环;•❸•级次中心低、边缘高;•❹•间隔中心疏、边缘密；•❺•同级干涉，波长越短，条纹越靠近中心。干涉条纹:在光学上，牛顿环是一个薄膜干涉现象。光的一•种干涉图样，是一些明暗相间的同心圆环。例如用一个曲率半径很大的凸透镜的凸面和一平面玻璃接触，在日光下或用白光照射时，可以看到接触点为一暗点，其周用为一些明暗相间的彩色圆环；而用单色光照射时，则表现为一些明喑相间的单色圆圈。这些岡圈的距离不等，随离中心点

8、的距离的增加而逐渐变窄。它们是由球面上和平面上反射的光线相互干涉而形成的干涉条纹。分析牛顿虽然发现了牛顿环，并做了精确的定量测定，可以说己经走到了光的波动说的边缘，但山于过分偏爱他的微粒说，始终无法正确解释这个现象。事实一，这个实验倒可以成为光的波动说的有力证据之一。直到19