迈克尔逊干涉仪测量光波的波长实验报告(20210208000356)

1、迈克尔逊干涉仪测量光波的波长班级： 姓名：学号：实验日期:一、实验目的1. 了解迈克尔逊干涉仪的结构和原理，掌握调节方法；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，He-Ne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M、M、光源S和观察点E （或接收 屏）四者北东西南各据一方。M、M相互垂直，M是固定的，M可沿导轨做精密移动。 G和G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 分成强度基本相等的两束光，称G为分光板。G2与G平行，以保证

2、两束光在玻璃中所 走的光程完全相等且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 G、G与平面镜 M、M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M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M 是平面镜 M由半反膜形成的虚像。观察者从E处去看，经 M反射的光好像是从 M来的。因此干涉仪所产生的干涉和由平 面M与M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，只需考察M和M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 处产生的等倾干涉，两面有小的夹角

3、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M和M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2d cosi若Mi与M2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增加，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即 入do与d的变化量厶d之间有下列关系2根据该关系式就可测量光波波长入或长度四、实验步骤及操作1. 单击登陆

4、进入实验大厅2. 选择光学实验单击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。（抓图）2耳这必旨呈吴赵尺读晟I理调行E403i6. 测量：由测量波长关系式可知，入是以定值，平移M来改变d,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 M镜的位置，连续9次，用逐差法处理实验数据。（抓图）五、数据记录及处理1. 数据列表表1平面镜M1位置变化测量条纹的吞吐数Ni050100150200di /mm条纹的吞吐数N2250300350400450di+5 /mm N= N2- N i25025025025025

5、0 di = (d i+5 -d i )/5/mm ( d)= di - 川mm2. 数据处理由上表知| d|= N= 250LA= *10 -6mLB= *10 -6mUad= *10 -6m U 产 2U =计算平均值入=(2 d)/N =根据标准值入标=百分相对误差：E=(| 入-入标|)/ 入标 X 100%=(| + nm六、回答预习思考题1. 测He-Ne激光波长时，要求n尽可能大，这是为什么对测得的数据应采用什么方法进 行处理答：n越大所测得的波长的精确度就越高，对实验测得的数据采用逐差法进行处理。2. 从实验原理图1中看，如果把干涉仪中的补偿板B去掉，会影响到哪些测量哪些测量不受影响答：补偿板有两个作用，其一是补偿光程，其二是消色差，且最主要作用为消色差。补偿板B的作用是使光程差仅由M