1、楚雄师范学院物理学（师范）本科毕业论文本 科 生 毕 业 论 文测量钠光波长的几种方法的分析和比较楚雄师范学院物理学（师范）本科毕业论文目 录摘要 .1关键词 .1Abstract .2Keywords . .2引言 .31.菲涅耳双棱镜测量钠光波长 .31.1 仪器 .31.2 原理与装置 .31.3 数据记录 .41.3.1 测量 及 D .4y1.3.2 测量 d（二次成像） .51.3.3 波长 及误差 .61.4 结论分析 .62.用透射光栅测量钠光波长 .62.1 仪器 . .62.2 原理与装置 .72.3 数据记录 82.3.1 测量光栅常数 d 92.3.2 测量钠光波长 9
2、3.结论103.1 比较10结束语10参考文献11致谢11楚雄师范学院物理学（师范）本科毕业论文测量钠光波长的几种方法的分析和比较摘要：光广泛的应用于实际的生活之中，在许多实时的测量中得到应用。不同光照射，其波长是不相同的，所以光的波长的检测极其重要。本实验用透射光栅和用菲涅耳双棱镜测量钠光波长，并比较几种方法的优缺点，分析方法带来的误差及改进方法。关键词：钠光光波；透射光栅;菲涅耳双棱镜；分析和比较。 楚雄师范学院物理学（师范）本科毕业论文Analysis and comparison of several methods measuring wavelengths of sodiumAbs
3、tract:the light is widely applied in the actual life, has been applied in many real time measurement. Different light, the wavelength is not the same, so the wavelength of light detection is extremely important. This experiment using transmission grating and Fresnel biprism sodium measuring waveleng
4、ths of light, and compare the advantages and disadvantages of several methods, analysis method of error and improve the party.Keywords: sodium light waves; Projection grating; Fresnels biprism. Analysis and comparison.楚雄师范学院物理学（师范）本科毕业论文测量钠光波长的几种方法的分析和比较引言光的衍射和干涉的应用是光学的一项重要研究内容，光的干涉与衍射是一种重要的测量手段，本实验
5、采用比较分析的方法，运用菲涅耳双棱镜和投射光栅来进行实验。两种实验一方面可以对比所测量得到的钠光波长，一方面还可以分析比较该实验的测量误差，最终可以更精确测量钠光波长。1 菲涅尔双棱镜测量光波波长1.1 仪器光具座 钠光灯 可调狭缝 双棱镜 测微目镜 凸透镜1.2 原理与装置两列光波的频率相同、振动方向相同、相差恒定（或相同),则相遇时会在相遇的区域内产生干涉现象。如图 1 所示，钠光灯照射可调狭缝 S，S 即为一线状光源，当发出的光照射到双棱镜 AB 上时，形成了两束相干光，这两干涉光相当于是两虚光源 S1 S2，由于这两束相干光来自同一光源，满足相干条件，相遇区域 P1 P2内产生明暗相间
6、的干涉条纹，且相邻明暗两条纹之间的间距相同。用测微目镜 读出干涉条纹的间距 ，y在光具座上读出 虚光源到测微目镜的距离D，用二次成像的办法计算出两虚光源的距离 d，最后计算出所测光波波长 为： 如图 2 所示，即为实验实物图，先应调节各元件达到共轴等高，打开钠光灯使其先预热 4-5 分钟之后开始调节各仪器，在测微目镜里能够看到清晰的条纹，在稍微放宽可调狭缝，使条纹最清晰，S1S2SABAPPP1 PPP2 PPOyDd图 1 dD楚雄师范学院物理学（师范）本科毕业论文然后固定可调狭缝和双棱镜的位置。图 3 所示是实验时，在测微目镜里观察到的图像，能够看见明暗相间的干涉条纹。1.3 数据记录1.
7、3.1 测量 及 D y次数项目 y1 mm y2 mm |y2- y1| 102y1 3.700 4.840 1.140 0.11402 3.710 4.850 1.114 0.11403 3.710 4.840 1.130 0.11304 3.720 4.850 1.130 0.11305 3.720 4.860 1.130 0.1130由上述可以得到明暗条纹的间距 在标有刻度的光具座上读出 D图 3图 2 mnyni 136.05.130.014.01 miy 2.1y)02.136.(楚雄师范学院物理学（师范）本科毕业论文2dab1dba次数 1 2 3 4 5D（cm） 41.47
8、41.75 41.76 41.75 41.75由上述可以得到虚光源到测微目镜的距离 D1.3.2 测量 d（二次成像法）图 4、图 5 即为二次成像法的实验原理图，在可调狭缝和双棱镜保持位置不变，在测微目镜的前面安装凸透镜，且各元件达到共轴等高，移动凸透镜和测微目镜找到最大像和最小像。由图 4 可以得到放大像，而放大像之间的距离为 d1 ：由 d/d1=a/b 得到 （1） ，由图 5 可以得到缩小像，而缩小像的距离为 d2：由 d/d2=b/a 得到 （2）。由（1）、2）两式可以求出。21d放大像 mm 缩小像 mmy1 mm y2 mm d1=|y2- y1| mm/1 mm/2y/1/
9、2yd1 3.610 4.950 1.340 2.310 5.680 3.3702 3.930 5.310 1.380 2.280 5.750 3.4703 3.720 5.130 1.410 2.340 5.760 3.4204 3.830 5.190 1.360 2.300 5.750 3.450cmnyni 75.415.7.416.7.4.1 cmnyiD0.1 cmD)0.75.41(LS1S2d d1ab图 5LS1S2d d1ba图 4楚雄师范学院物理学（师范）本科毕业论文 mddd01.)(41)(2211nmcmyDd5.8136.075.46207.)()()(222dyD
10、n4.3)( nm)4.358(5 3.660 5.010 1.350 2.330 5.720 3.390所以 md163.21由上述可以得到两虚光源的距离 d)01.63.2(1.3.3 波长 及误差最后得到所测钠光灯的波长为：1.4 结论分析上述实验可以测量出所测钠光灯的波长，而钠光灯的波长真实值为为 589.3nm，所以测量值和真实值存在着相当大的误差。误差的来源主要来自明暗条纹的间距的测量和虚光源的距离的测量以及目镜中所得到的干涉图像直线光与目镜重的准线不平行，略微有点偏角，会对读书造成难度，使读出的数据不准确。mndni 368.1550.36.140.38.140.1 mndnid
11、012.11 ndni 40.359.40.32.470.3.12 nid08.122楚雄师范学院物理学（师范）本科毕业论文2.用透射光栅测量钠光波长2.1 仪器分光计 透射光栅 钠灯 汞灯2.2 原理与装置光的干涉和衍射现象是光的波动性的直接体现。当光源与观察屏都与衍射屏相距无限远时，衍射现象称为夫琅和费衍射。本实验采用投射光栅，利用夫琅和费衍射规律测量钠光波长。其装置图如图6，图 7 所示。 , 图 8 是光栅衍射图，实验中，每一谱线与其衍射角及级次相对应，满足光栅方程：sind 3210，式中 是单色光的波长， 是衍射光与光栅平面法线之间的夹角即衍射角， 为谱线级次。光栅的 透光部分（即
12、狭缝）宽度为 b，不透光部分宽度为 a，则 称为光栅常数。bd由上式知，若已知光波波长，唉测出此光波的第 级谱线的衍射角，就可以求出光栅常数 ;反d之，若已知光栅常数 ,就可以通过侧未知波长的第 级谱线的衍射角而求得该光波波长。d图 6 图 7dP0LD楚雄师范学院物理学（师范）本科毕业论文2.3 数据记录2.3.1 测量光栅常数 d以汞灯做光源，汞的波长光谱线：紫色 435.8nm；绿线 546.1nm；黄线 589.31 级读数 +1 级读数 次数左游标 L 右游标 R1左游标 L1右游标 R2衍射角 平均黄 1 39 3279 119 439 510黄 2 5 0 056 =80绿 1 100 8 86 绿 2 40 41 2 62= 29紫 1 3 52 7 97 54紫 2 102 5 9 0 73=14衍射角 =R12L124由 得：d= （ ）sindsin3393.64nm黄 80Si159.3m3308.75nm绿 2n463338.80nm紫d97.i2.3.2 测量钠光谱谱线波长 1 1 光谱L1 R L R2衍射角 平均 sind黄 932 58 0342 6 650黄 1 74 4582.38测量的钠光波长为 582.38nm
