迈克逊干涉仪实验报告.doc

广东第二师范学院学生实验报告院（系）名称物理系班别B姓名林泽湖专业名称物理学师范学验课程名称普通物理实验实验项目名称迈克尔逊干涉仪的调整和使用实验时间2016年04月11 日实验地点物理楼4楼实验室实验成绩指导老师签名内容包含：实验目的、实验使用仪器与材料、实验步骤、实验数据整理与归纳（数据、图表、计算等）、实验结果与分析、实验心得实验目的：1. 了解迈克尔逊干涉仪的结构、原理和调节方法；2. 观察定域干涉和非定域干涉条纹的特点；3. 观察等倾干涉、等厚干涉现象；4. 利用迈克尔逊干涉仪光波的波长。实验使用仪器与材料：迈克尔逊干涉仪、钠光灯、毛玻璃屏、激光光源等。实验原理：迈克尔逊干涉仪的光路（一）所示。从光源S发出的一束光摄在分束板G1上，将光束分为两部分：一部分从G1半反射膜处反射，射向平面镜M2；另一部分从G1透射，射向平面镜M1。因G1和全反射平面镜M1、M2均成45角，所以两束光均垂直射到M1、M2上。从M2反射回来的光，透过半反射膜；从M2反射回来的光，为半反射膜反射。二者汇集成一束光，在E处即可观察到干涉条纹。光路中另一平行平板G2与G1平行，其材料厚度与G1完全相同，以补偿两束光的光程差，称为补偿板。在光路中，M1是M1被G1半反射膜反射所形成的虚像，两束相干光相当于从M1和M2反射而来，迈克尔逊干涉仪产生的干涉条纹如同M2和M1之间的空气膜所产生的干涉条纹一样。 （2）单色电光源的非定域干涉条纹M2平行M1且相距为d，S发出的光对M2来说，如S发出的光，而对于E处的观察者来说，S如位于S2一样。又由于半反射膜G的作用，M1如同处于S1的位置，所以E处观察到的干涉条纹，犹如S1、S2发出的球面波，它们在空间处处相干，把观察干光相当于从M1和M2反射而来，迈克尔逊干涉仪产生的干涉条纹如同M2和M1之间的空气膜所产生的干涉条纹一样。（2）单色电光源的非定域干涉条纹M2平行M1且相距为d，S发出的光对M2来说，如S发出的光，而对于E处的观察者来说，S如位于S2一样。又由于半反射膜G的作用，M1如同处于S1的位置，所以E处观察到的干涉条纹，犹如S1、S2发出的球面波，它们在空间处处相干，把观察屏放在E空间不同位置，都可以看到干涉花纹，因此这一干涉为非定域干涉。屏放在E空间不同位置，都可以看到干涉花纹，因此这一干涉为非定域干涉。如果把观察屏放在垂直于S1、S2的位置上，则可以看到一组同心圆，而圆心就是S1,、S2的连线与屏的交点E。设E处（ES2=L）的观察屏上，离中心E点远处某一点P，EP的距离为R，则两束光的光程差为Ld时，展开上式并略去d/L，则有式中是圆形干涉条纹的倾角。所以亮纹条件为2dcos=k (k=0,1,2,) 由此式可知，当k、一定时，如果d逐渐减小，则cos将增大，即角逐渐减小。也就是说，同一k级条纹，当d减小时，该圆环半径减小，看到的现象是干涉圆环内缩；如果d逐渐增大，同理看到的现象是干涉条纹外扩。对于中央条纹，若内缩或外扩N次，则光程差变化为2d=N.式中，d为d的变化量，所以有=2d/N 通过此式则能有变化的条纹数目求出光源的波长。实验步骤：（1） 调节迈克尔逊干涉仪并且观察干涉条纹布置仪器，是钠光灯照亮毛玻璃上的十字架，是平面镜M1和M1之间的距离大概为0，看见两个十字架的像，调节平面镜M2后面的螺丝，使两个较亮的十字架的像完全重合，既可以看见较为细密的干涉条纹。再调节微调螺丝。（2） 测量纳黄双线的波长选择M1上某一位置为起点，记下起点的位置为d0，然后按原旋转方向缓慢的转动微动手轮以转动M1,没陷入100条条纹记录一组数据实验数据整理与归纳：do=32.74380d=32.71379d0=0.03001波长=600.2nm实验结论与分析：实验结果发现测量计算出的钠光灯双线波长是在误差范围内的，虽然有误差，但是误差不大。造成误差的主要原因是干涉条纹数错了或者疏漏了，因为干涉条纹分布的比较密集，比较难数，因此，造成了误差。实验心得：这次实验由于把干涉条纹调节出来就用了很多时间，所以没时间做五组数据，得不到