迈克尔逊干涉仪实验报告

1、逆克余逊和廉布里類罗千涉仪櫥要：述丸金逊干莎仪是一种精密光学仪赛，A近代场理和近代计量枝术中都冇着重要的应 用。通过述充金逊干涉的卖验我们可以就悉还克金逊干莎仪的结构并拿握其调整为鮎 了鮮电 光源非岌城干涉条块的形成与特点和雯化规律，并利用干诊条纹的变化测灾光源的波长.測量空 气折射半。本卖捡报告简述了述充金蚩干涉仪实睑參理，闺述了具体实睑过程与结果以及卖瞼过 程中的心得体会.幷去洪对卖验过程中遏到的一些问題进行解粹。关健词：辺克金赴干诊仪；法布里旳罗干诊仪；干莎；空气折射率；f JlT【余检f景】迹丸金逊干涉仪是1883年英国物理学彖迈克金逊和莫番合作，为研丸“以丸”漂移而役计制 凌出来的赫

2、密光学仪赛。它是利用分振悟出产生戎光束以实现干莎。通过调整该干诊仪，可以广 生等厚干涉条纹.迄可以产生等倾干涉条纹，主要用于长度和折射率的測量。出布里殉罗干涉仪 是珀罗于1897年所发期的一种能现多光束干涉的仪森，是长度计量和研克光谱趙新细结构的有效 工具；它还是激光共撅脸的墓本构空，其理论也是研丸干莎光片的塞础，在光学中一直起舟重要 的作用。疫光藩学中，应用粕确的述克余逊干涉仪戎比布里殉罗干涉仪，可以准确而详细地測沱 诫线的波长及其精细结构。【余砂町曲】1. 拿握述丸金逊干涉仪和比布里珀罗干涉仪的工作虑理和调节方比；2. 了解各类型干涉条纹的形成条件.条纹特点和变化规律；3 测量空气的折射率

3、。【余脸应理】(-)込克余渥千诊仪M M?是一对平面反射铳，G、G?是厚度和折射率押兜全相同的一对平行玻病板，G 称为分光板，心其表而A镀冇半及射半遗射朕.G?称为补褛片，与G平行。生光照到G上肘，疫半遗族上分成鬲束光，遗射光1射刊经M反射后，itiiG2 AG】的卑遗嵌上反射到达；反射光2射到絞反射后遗过q射向E。両束光亦 玻病中的光程相等。生观察者从E处向G看去肘，除直接看刊M2外还可以看刊M的像M； o 于是1.2両束光如同从M?与M：反射来的，因此迹充余逊干涉仪中所产生的干吵和M； 间形成的杳薄膜的干涉等效。()千诊条故1. 等倾干涉调节M|和使M；与M?严格平行。对于入豺角为3的光线

4、， M：与M?反射光的 光程差为：。/A = 一 2d tan J sin J = 2z/cos Jcos J为M：和的间距。由上式.可以得到广生朗睹条纹的条件J = arccos ,明条纹此 肘将产生寻厚干涉条纹。()刺用千涉条仗测受变纶新射阜用激光森做光源，将型长为/的小室置于迈克金逊干涉仪光珞中，固是疫反射钱M|询。调节干涉仪.荻得迨量等倾干诊条纹之后，向气圭里芫气，再稍微松开阀门，以较 低的速率放气的同时，计数干莎环的支化数以及相应的庄雯化值可得庄为P肘的空折射率为归+竺p2LAP【卖輕仪屋】本卖验是在光学面包核上丸成的。主要部件包捋分光板.而个反射铳Mi. M2o其中Mi为动铳，裝疫

5、一个位移台上.而个聚魚遗 钱，一个用作护束镜，一个用于放丸激光的干涉条纹以便于观疼。光源色杨丰导体激光森（波长635nmJ与钠光灯两种。在裝冇动铳的住移台上，还固走冇而 块一面復族的玻病板，这是用作比布里珀罗干莎仪的主要部件。分光板.聚魚透铳寻可以通过炙 持棒和底座妥裝光学面色板上，也可以通过又式庄板固主衣.光学面包板上。激光形成的干莎条纹 可以通过搖收屛观測。另备冇气室及庄计.用于测主空气折射率。二.宾睑过程【宾絵*】1. 干谈条纹的观疼使用軌氤激光乐作为光源，按要求妥裝仪容。将分光板.固走铳.动钱以及接收屛安裝疫 光学面包板上，可丸不妥裝聚焦遗钱。注克安裝肘初步估算光程，使两束光的光瘦大孜

6、相寻， 调节冬镜片等爲共轴。冬部分安裝好后，通过各个铳片的小螺丝遗行微调，要求激光发出的光 束与动钱垂直.与分光核成45角.经过分光核反射的光与固龙铳垂直。安.5.好仪怎，调节后 角度后而束光在屛上的光点应该重合，这时，疫激光森诉面加上聚焦透铳即可在屛上看到干涉 条纹。仔细调节平面钱，逐步把干涉环的圖心调列视场中央.即可茯得寻倾干莎条纹图样。转动 測微螺後敌变两个平而铳之间的住观疼并诃录条纹的变化侑况。转动測微螺炭，使动铳向条纹逐一谄夫与环心的方向移动，直刊视场条纹圾少对，仔细调 节平面镜，使其少许倾斜，转动测微螺炭，是弯曲条纹向圆心方向移动，可見陆续出现一些直 条纹，即寻厚千诊条纹。转动测徴

7、螺炎敌变而个平而巍之间的和对仗L 观疼并杞录条纹的雯 化倩况。2测量激光的波长取等倾干涉条纹的请晰伐诃下測微螺炎读数d（ 沿此询方向转动测微螺旋，同对默数 旨出戎请失的条纹，毎50环记一次读数，直测列弟250环为止，用逐差出计算出Ad由下扎 计算激光的波长，并与理论值比较：“ 2AJA =AN注意：測微螺粽每转动001mm,动镜随之移动0.001mm。即H应为測微螺旋移动距窗乘以0.1。3测量空气折射率测量时，利用打气球向气蚩扫,读出气庄表指示值P然后再圾慢放.相应地看列 冇条纹缩进或可出。生编进戎賀出A/n = 15个条纹肘.沱录庄農读數P）值。然后重复祈面的步骤，共取6级数煽。 求出对应的

8、空庄強曼亿值的平均值AP = P- 实验中使用的为表庄式庄计，印测量的是与丸庄之臭。大气庄可取L0133xl05Pao实脸 用的气宝长度为100cm。注克.使用兜牛后，请松开丸阀门，气主长对间存放高庄体会根坏庄力表。【余检方廉和我术】注总爭顼：1. 测微螺複每*专动0.01mm动铳随之移动0.001mm。即应为測做螺我移动距富乘以0.1。2. 气玄使用兜毕后，请松开充阀门，室长对间存放壽庄气体会航坏庄力表。【矣脸结泉飽分析和轴论】1.利用述丸金逊干涉仪测量的數据，计算亂氛激光森的波长，并与理论值比较，计算相对朕弟。表格1迈克余逊干莎仪测童激先赛波长数据表次数123456测傲螺旋读数 l/mm1

9、6.28016.13016.97015.80515.65015.480利用逐差出:16.280 + 16.130 +15.970-15.805-15.650一 15.480 八让“A/ =；= 0.1606mm32測微螺炎每转动0.01mm,动镜随之移动0.001mm。即d应为测槻螺谈移动距雷乘以0。M = = 0.01606/7?/;?10N为编遗或冒出的条纹数，本次卖睑每50环记一次读数。AA=50“ 2AJ2 = 642.4n/nA7V本次实睑采用半导体激光森，理论波长635nm0642.4-6351相对咲差u =:x 100% = 1.17%635虑因分析：1丿 干涉是去为严格的寻倾干

10、莎彩响实验数据新确度。严格的等倾干诊要求移动反射铳铳面M1和虚反射镜铳面M2严格平行。生而铳不平行 的时候形成的干莎条块就不是寻倾干莎而是寻厚干诊而且不是同塔圖环。生不是寻倾 干莎条纹的时候就会对败长的计算产生谖差。2）读救谖差。肉瞰判新编进戎賀出的条纹，救条纹数肘，读測徴螺炎示数对令产生随机谖差。2.计算在标准丸耗压下吨气的折射半，幷与理论值比较，计算相对谖差。组别123456P、/kPa323640283424A/kPa1417229166AP/kPa1819181918184 = 15. P = lO133xlOPd L = 10.0cm AP = P = l8.3kPaA 经计算得 =

11、 1 + - = 1.000264 乙 lXi|l.OOO264-lWO278|xioo%经杳得，空气折射率理论值n = 1.0002781.000278= 0.0014%朕差分析：人为因素包拆测量谖差，测量小气圭的庄強值，袂数时寻稳沱后冉读数。环境因素包桔庄强.敢汉、涅皮等。气体的折射率跟庄強的m关，气体的折射率会随着庄强的变化而变化。同时，耗体的折射率还与温度有关O【宾酸遇刃的冋题及解决的$廉】1. 仪春安裝免牛,但没冇干涉现象。冇多种可能的侑况。1丿両个光6重仝，但没冇干涉现象。而束光的没有达到寻光程的要求，可能是由于激光在传播过 程中不在同一水平面上，可以通过反复调节光闽来调节。调节光

12、网的住置，在近距离的住近词 节光网使光线通过恰好通过光网.观疼光线是否还是恰好通过光孔。2）未加聚焦透铳祈而光点重合，加聚焦遗铳后更仝点谄夫。可能因为光线未通过遗镜的中划而发 生折射凌成光珞偏折。3）鬲个钱而并没冇兜全垂直。疫安裝仪氽的过程中，毎个仪容应尽量锋证光跆通过仪森的中心. 令光点的重合。2. 生用非单色光（比如自光丿作为迈克金逊干诊仪的光源肘，为什么就必须加补俵片？篆：非单色光不同色光的折射率不同.波长不同，通过调节的伐逍不能达利*光瘦 的目的。3. 测量吨折射率能否用自炽灯做光源？篆：不能，自光干涉条纹数量少，且浹长不是单值的。三、宾捡小结【体会或收获】实验祈的预习很重要.通过了鮮指导书上的大纲，宏观地把提做空验的全程.碱列成竹于胸， 但我们又不能依赖于实睑描导书，很多地方都常要我们旬己去多去思考，它可以使我们养成良好 的科学脛维习惯。卖睑过程中呆重要的