迈克尔逊干涉仪

1、大学物理仿真实验报告迈克尔逊干涉仪一、试验目的1. 了解迈克尔逊干涉仪的结构和原理，宰握调节方法；2利用点光源产生的同心圆干涉条纹测定单色光的波长。二、仪器及用具（名称、型号及主要参数）迈克尔逊干涉仪，Hc-Nc激光器，透镜等三、实验原理迈克尔逊干涉仪原理如图所示。两平面反射镜A、出2、光源S和观察点E （或接收屏） 四者北东西南各据一方。M,.卜【2相互垂直，卜【2是固定的，可沿导轨做精密移动。G】和 G2是两块材料相同薄厚均匀相等的平行玻璃片。G的一个表面上镀有半透明的薄银层或铝 层，形成半反半透膜，可使入射光分成强度墓本相等的两束光，称G为分光板。G2与G平行，以保证两束光在玻璃中所走的

2、光程完 全相等旦与入射光的波长无关，保证仪器能 够观察单、复色光的干涉。可见作为补 偿光程用，故称之为补偿板。G、G2与平 面镜M|、M2倾斜成45,角。如上图所示一束光入射到G上，被 G】分为反射光和透射光，这两束光分别经 M和讯2反射后又沿原路返回，在分化板后 表面分别被透射和反射，于E处相遇后成为 相干光，可以产生干涉现象。图中卜2是平 面镜W由半反膜形成的虚像。观察者从E 处去看、经M2反射的光好像是从W2来的。因此干涉仪所产生的干涉和由平面与之间的空气薄膜所产生的干涉是完全一样的, 在讨论干涉条纹的形成时，只需誇察M和血两个面所形成的空气薄膜即可。两面相互平 行可到面光源在无穷远处产

3、生的等倾干涉，两面有小的夹角可得到面光源在空气膜近处形成 的等厚干涉。若光源是点光源，则上述两种情况均可在空间形成非定域干涉。设和卜门之间的距离为d,则它们所形成的空气薄膜造成的相干光的光程差近似用下式表示3 = 2d cos i若M与卜门平行，则各处d相同，可得等倾干涉。系统具有轴对称不变性，故屏 E上的干涉条纹应为一组同心圆环，圆心处对应的光程差最大且等于2d,d越大圆环越密。 反之中心圆斑变大圆环变疏。若d増加 则中心“冒出” 一个条纹，反之d减小 则中心“缩 进” 一个条纹。故干涉条纹在中心处“冒出”或“缩进”的个数N与d的变化Ad之间有 下列关系根据该关系式就可测長光波波长入或长度_

4、d。四、实验步骤及操作1. 单击登陆迸入实验大厅2. 选择光学学实验单击3. 双击迈克尔逊干涉仪进入实验界面4. 在实验界面单击右键选择“开始实验”5. 调节仪器：右击打开光源一一左键托小孔光栏至迈克尔逊干涉仪与激光器之间一一 右击选调节光栏或凸透镜高度一一不断单击左右键调节小孔光栏高度直至出现5个 红点右键选调节M2镜上的螺钉一一左右键旋转史下方两个红点与上方红点重 合并出现粉红色光环一闭M2上螺钉窗口一一右键选光栏或凸透镜归位一一左 键托光栏回原位一一左键托凸透镜至迈克尔逊干涉仪与激光器之间右键选调节 光栏或凸透镜高度至出现深红色光环一一右击选测Hc-Nc激光的波一右击选导 轨侧面毫米刻度

5、尺一一左击显示读数窗口右击显示微动手轮（抓图1）干渉图庄I6测長：由测旻波长关系式可知，入是以定值，平移Ml来改变，观察等倾圆环条纹的变化规律并记录。每“冒出”或“缩进” 50个圆环（中央亮斑最大）记录一次Ml镜的位置，连续9次，用逐差法处理实验数据。（抓图2）五数据记录及处理1.数据列表表1平面镜Ml位直变化测長条纹的吞吐敌A7050n）o150200di/mm48.4940548.4781448.4628348.4470048.43115条纹的吞吐敌N2250300350400450d汁 5/mm48.4153248.3995548.3834048.3675548.35172_N=N2N1

6、250250250250250-d/A/mm-0.07873-0.07859-0.07943-0.07945-0.07943-（一di） =_di 卫3/n/n0.000400.00054-0.00030-0.00032-0.00030X =1 N |/m633 XZ=250io-72.数据处理计算平均值x=2 X 0.07913250由上表知 ZA0=-O.O7913mm633.0nm根据标准值凶二632.8nm百分相对误差E=I入-AqI入。X 100% =1633.04-632.81632.8X 100%=0.0379%六、回答预习思考题1测Hc-Nc激光波长时，要求门尽可能大，这是为什么？对测得的数据应采用什么方 法迸行处理？答：n越大所测得的波长的精确度就越高。对实验测得的的数据采用逐差法迸行处理。2从实验原理图1中看，如果把干涉仪中的补偿板B去掉，会影响到哪些测長？哪些 测長不受影响？答：补偿板有两个作用，其一是补偿光程，其二是消色差。且舅主要作用为消色