迈克尔逊干涉仪4

1、迈克耳逊干涉仪实验报告实验题目：迈克耳逊干涉仪实验目的：了解迈克耳逊干涉仪的原理、结构和调节方法，观察非定域和定 域干涉仪条文，测量氦氖激光的波长，并增强对条纹可见度和时间相干性的认识。團1实验器材：迈克耳逊干涉仪，He-Ne激光器。实验原理：如图1迈克尔逊干涉仪示意图，该装置 的Mi与M2 （ M2的虚像）形成空气“薄膜”使光源发 出的光经其反射后形成干涉（如图 2）。当观察屏垂直 于Si、S2连线时，干涉图是一组同心圆。光程差（当 hz 时）2222h2.：=（ z 2 h） R - z R = 2 h cos a （1 sin a）z，当a = 0时，干涉环中心光程差有极大之值。若中心最

2、亮，贝U=m ， = 2 = （m n），所以11ih = h2 - 0（二 2 - ） n ，即22M1和M2之间的距离每改变半个波 长，其中心就“生出”或“消失”一 个圆环。故只要读出干涉仪中 M1移 动的距离厶h和数出相应吞进（或吐 出）的环数就可求得波长。数据处理：1 顺时针转动微动手轮（吐）时，得以下数据:Nd(mm)035.180285035.1965510035.2126015035.2285120035.2444425035.2602830035.2761735035.2920540035.3079245035.3237950035.33966逆时针转动微动手轮（吞）时，得以下

3、数据:Nd(mm)035.196615035.1806610035.1647015035.1491920035.1333625035.1178230035.1023235035.0864440035.0706145035.0548050035.03925（1）第一组数据：记圈数N为自变量x,距离d为函数y,易知数据个数n=11设线性拟合数据所得直线方程为 y=mx+b，利用OriginPro7.0线性拟合（即最小 二乘法）得：Lin ear Regressi on for Data1_B: Y = A + B * XParameterValueErrorA35.180638.65977E-5B

4、3.18296E-42.92754E-7RSDNP0.999991.53521E-4110.0001所以斜率 m =3.1829610 mm相关系数r =0.99999斜率 m的标准差Sm = 2.9275410 - mm所以m的A类不确定度Sm_7u A0.88310 mmIn当置信概率P=0.95时，t因子to.95=2.26由于二估比二仪小的多，故Lb二厶仪=110 mm由于所用仪器符合正态分布，所以 C=3,且tp=1.96所以m的B类不确定度u b = 6.7 10 - mm50C所以 m 的合成不确定度 U0.95 = J(t0.95 UA)2 +(tP uB)2 =2.4x10，

5、mm所以 m = (3.183 士 0.024 )10 mm，P=0.95 且丸=2m，所以波长 k =(636 .6 2.4)nm , P=0.95(2)第二组数据: 同第一组处理方法，利用 Origi nPro7.0线性拟合(即最小二乘法)得:Lin ear Regressi on for Data1_B: Y = A + B * XParameterValueErrorA35.196398.86017E-5B-3.14373E-42.99528E-7RSDNP-0.999991.57074E-4110.0001所以斜率 m - -3.1437310mm相关系数r =-0.99999斜率

6、m的标准差 Sm = 2.9952810 J mm、S所以m的A类不确定度U A = 0.903 x 10 - mmJn当置信概率P=0.95时，t因子to.95=2.26由于二估比二仪小的多，故=b =厶仪=110mm由于所用仪器符合正态分布，所以 C=3，且tp=1.96所以m的B类不确定度ub =丄=6.7 10 mmC所以 m 的合成不确定度 U0.95 = J(t.95 5)2 +(tp，Ub)2 =2.4x10，mm所以 m =_(3.144 二 0.065 ) 10mm，P=0.95且& =2m，所以波长入=(628 .8 2.4) nm ，P=0.95(3)实验结果：经分析，当

7、顺时针转动旋钮时，“吐”出圆环，此时测得一波长，当逆时针转动 旋钮时，“吞”出圆环，此时亦测得一波长。将二者取平均值得测得光的波长：一(632 .7 一2.4)nm ， P=0.95。2 现象分析(见下表)标尺示数(mm)条纹形状描述转动小股轮条纹 变化情况现象分析35粗的同心圆，可以看 到圆心，且圆心偏左 下方逆时针 吞M1与M2,距离较大， 故可以看到圆心，且 圆环较粗，逆时针旋 转距离变小，吞圆环32较粗的同心圆，可以 看到圆心逆时针 吞M1与M2距离较小， 条纹变细，逆时针旋 转距离变小，吞圆环29较细的同心圆，看不到圆心逆时针 吐Mi与M2距离先减小 至0后又反向增大， 故不可以看到

8、圆心， 且圆环较细，逆时针 旋转距离变大，故吐 出圆环26细的同心圆，可以看 到圆心，且圆心片右 上方逆时针 吐Mi与M2距离增大， 可以看到圆心，且圆 环细，逆时针旋转距 离变大，故吐出圆环23较细的同心圆，可以 看到圆心逆时针 吐Mi与M2距离增大， 可以看到圆心，且圆 环细，逆时针旋转距 离变大，故吐出圆环实验总结：1 在实际测量中，出现了一下情况：随测量次数的增多，圆心位置发生了 变化，这种现象是与理论相悖的，原因是由于 Mi与M2未达到完全平行或调整 仪器时未调整好，而且圆心偏移速度越快越说明 Mi与M2平行度越差。2在测量完第一组数据后，反向旋转时会在旋转相当多圈后才会出现中心 圆环的由吞吐变吐，这个转变不是立即就完成的，这是因为仪器右侧的旋钮为微 调旋钮，使用它对干涉仪的性质改变影响较小， 故有吞变吐需要旋转相当一段时 间，此时应旋转中部大旋钮，再使用微调，但不要忘记刻度盘调零。3 两组数据