迈克尔逊干涉仪实验报告

迈克尔逊干涉仪实验报告 一 实验题目实验题目 迈克尔逊干涉仪 二 实验目的实验目的 1 了解迈克尔逊干涉仪的结构 原理和调节方法 2 观察等倾干涉 等厚干涉现象 3 利用迈克尔逊干涉仪测量 He Ne 激光器的波长 三 实验仪器实验仪器 迈克尔逊干涉仪 He Ne 激光器 扩束镜 观察屏 小孔光阑 四 实验原理实验原理 原理图 公式推导和文字说明 在图 M2 是镜子 M2经 A 面反射所成的虚像 调整好的迈克尔逊干涉仪 在标准状态下 M1 M2 互相平行 设其间距为 d 用凸透镜会聚后的点光源 S 是一个很强的单色光源 其光线经 M1 M2反射后的光束等效于两个虚光源 S1 S2 发出的相干光束 而 S1 S2 的间距为 M1 M2 的间距的两倍 即 1 2d 虚光源 S1 S2 发出的球面波将在它们相遇的空间处处相干 呈现非定 域干涉现象 其干涉花纹在空间不同的位置将可能是圆形环纹 椭圆形环纹或 弧形的干涉条纹 通常将观察屏 F 安放在垂直于 S1 S2 的连线方位 屏至 S2 的距离为 R 屏上干涉花纹为一组同心的圆环 圆心为 O 设 S1 S2 至观察屏上一点 P 的光程差为 则 1 1 41 2 22222 2222 rRdRdrR rRrdR 一般情况下 则利用二项式定理并忽略 d 的高次项 于是有dR 2 1 2 8 16 2 4 22 2 22 222 22 22 2 22 rRR dr rR dR rR dR rR dRd rR 所以 3 sin1 cos2 2 R d d 由式 3 可知 1 此时光程差最大 即圆心所对应的干涉级最高 旋转0 d2 微调鼓轮使 M1移动 若使 d 增加时 可以看到圆环一个个地从中心冒出 而 后往外扩张 若使 d 减小时 圆环逐渐收缩 最后消失在中心处 每 冒出 或 消失 一个圆环 相当于 S1 S2 的距离变化了一个波长大小 如若 冒出 或 消失 的圆环数目为 N 则相应的 M1镜将移动 d 显然 4 Nd 2 从仪器上读出 d 并数出相应的 N 光波波长即能通过式 4 计算出来 2 对于较大的 d 值 光程差 每改变一个波长所需的的改变量将减小 即两相邻的环纹之间的间隔变小 所以 增大 d 时 干涉环纹将变密变细 五 实验步骤五 实验步骤 2 六 实验数据处理六 实验数据处理 整理表格 计算过程 结论 误差分析 N 30mm105 5 仪 平面镜位置 d1d2d3d4d5 di mm 48 0510948 0401448 0302148 0182248 00849 平面镜位置 d6d7d8d9d10 di mm 47 9982047 9876147 9769347 9664747 95611 5 iii ddd 0 052890 052530 052280 051750 05238 5 d 0 050966 m10795 6 1502 7 5 d NeHe m10328 6 7 标 m108 1 6 Smm00005 0 仪 m10175 2 8 2 2 仪 s 3 m10 1 0795 6 7 4 7 100 标标 r E 误差分析误差分析 1 仪器本身震动