用迈克尔逊干涉仪测定激光波长

1、用迈克尔逊干涉仪测定激光波长和钠光双线的波长差姓名 学号 班级 l_L_桌号 教室 基教1303实验时间2 0 年 月 日 时段 指导教师一、实验目的1 .观察干涉条纹，考查点光源的非定域干涉、面光源的等倾、等厚干涉的形成条件、条纹 特点，加深对干涉理论的理解；2 .熟悉迈克尔逊干涉仪的结构、原理、特点及调整和使用方法；学会用它测量单色光波波 长及钠光双线的波长差。二、实验仪器迈克尔逊干涉仪，激光器，钠光灯。三、实验原理（预习填写空白内容）1 .产生干涉的等效光路迈克耳逊干涉仪所产生的干涉花样与Mi、M2,间的空气薄膜（厚度为d）所产生的干涉是一样的。2 .单色点光源产生的非定域干涉非定域干涉

2、是指：图1迈克尔逊干涉的光路图He-Ne激光光源发出的球面波先被分束镜G i分光，然后射向两个全反镜，经M1, M2,反射后，在人眼观察方向就得到两个相干的球面波，在它彳门相遇的空间处形成非定域干涉。当MJ/M2,时，和Mi平行放置的观察屏上就出现同心圆条纹，圆心在光场的中心。两虚点光源间距是 Mi和M2,间距d的 倍，即圆心处光程差为 。若将屏E放在?t足Z>> d的地方， 光程差可近似为 L = 2dcos。当 L = 时形成明条纹当 L = 时形成暗条纹。（式中k=0,1,2, 称为干涉级）当。=0时，光程差L最7 k级相应的条纹的。角变大，条 纹向中心“收缩”。每“涌出”

3、I 移动了 Ad距离相应地“涌出”上丸=只要从仪器上读出 Mi移药 式就能测出光源波长九。3.单色面光源产生的干涉面光源中/、同的发光点发出白 涉仪后可以产生自己的干涉图样， 的干涉图样由Mi、M2"的相对若光源中包含有波长相近的7到这样情况：分束镜所分两束光A,故圆心A点对应的干涉 纹沿半径外移，可看到条纹 或“收缩” 一个条纹，光程旁 戈“收缩”的条纹数为2 AdNJ的距离Ad,并数出中心勺光束虽互不相干，但每一个 无数点光源产生的干涉图样 位直决JE。两种单色光匕和七,九的光程差恰为%的整数1级 k最高。移动Mi,若d增加，与 人中心“涌出”的现象。反之，条三L改变个波长。设M

4、iN,则 AL=2AC=N 九，即涌出”或收缩”的条纹数N ,利用上点光源发出的光束，经迈氏干的叠加结果所形成的稳定可见= %+?-移动Mi改变d,则可遇音而同时又为九2的半整数倍，即：L =这时，光生成凫环的地方，恰为 九 的反衬度为零，这时视场中将看/、到干涉匚 反衬度增加。当 儿的明纹和九2的明纹考虑到九1与%相差很小，故鹏九=只要知道两波长的平均值彳和视力 求出两者的波长差 AZ。根据这一原理2光生成暗环的地方。若这两列为条纹。继续移动M1、九白相重迭时，反衬度最高V= 1,二、2 一一-2 =(£)；又 A L=2Ad,故，次中心相继两次反衬度为零h,可测量钠光D双线的波长

5、23波强度相等，则这些地方勺明纹和K2的暗纹渐渐错开，,此时干涉条纹最清晰。T：小所移过的距离Ad,就可V二O四、实验内容1.迈克尔逊干涉仪调节(阅读教材，填写箭头指向部件的名称)图2迈克尔逊干涉仪(1)利用水平调节螺钉，调节干涉仪大致水平。(2)调节Mi±M2,并观察非定域干涉：首先放松MM2镜背后的调节螺钉； 调节大手轮使 M1镜移至50mm附近；调节两个拉簧螺丝至中间位置，即保证向里向外都能拧；接着,.要注意调整好光路，出射激光光束应水平、与分束板成450JI;再取下观察屏，直接向 Mi镜方向看过去。细心调整 Mi、M2镜后的调节螺钉，改变反射镜 的倾度，使 Mi镜里两列像点中

6、最亮的两个点完全重合。此时，看到光点闪耀跳动，并伴有干涉 条纹(不清晰)。这时，大致有Mi±M2o安上观察屏即可看到干涉条纹即点光源的非定域干涉条 纹。缓慢、细心地调节 M镜下端的两个拉簧螺丝，使干涉条纹呈圆形且圆心大致在视场中心。此时，基本上做到了 Mi，M2。最后轻而缓慢地旋转粗调手轮， 移动Mi镜，观察干涉条纹的变化。由干涉条纹的“涌出”、 “陷入”判断 Mi、M2,间距离d的变化情况。2 .测氢一窗激光的波长（1）微调手轮零点调节；（2）消除螺纹间隙误差；（3）测量激光波长开始日（ N = 0）记下Mi镜的位置（d。）。缓慢而均匀地旋转鼓轮，记数从干涉圆纹中心“涌出”（或陷入

7、）的条纹数，每隔 20个条纹记一次 Mi的位置（d。、d2。、d4。、d60di8。）。利用得到的数据计算激光波长，并用不确定度完整表示测量结果。单位mmdod20d40d60d80dioodi20di40di60di80dio0 dodi20 - d20di40 - d40di60 - d60di80 - d801A(=() =mm5u尸（写出计算关系式）2：d九=mm =nmNN结果表示：儿=3 .观察等倾干涉，测量钠黄光D双线的波长差。在上面实验的基础上，移动 Mi,使d=0 （d=0的判断：理论上当 d=0时中央暗纹将扩大 到整个观察屏上，但是实验过程中一般观察不到此现象。d越大时条纹越密，d越小时条纹越稀疏，因此我们把干涉条纹间距最大时认定为 d-0,此时在观察屏上仅能看到 几条条纹。）取掉激光器，换上带毛玻璃片钠光灯，使光束经毛玻璃漫散射后成为均匀的扩展面光源照亮分束板Gi。在E处用用眼睛向着 Gi观察，将看到圆形等倾干涉条纹。使用粗调手轮，但旋转要慢，同时注意观察反衬度变化。反衬度最大时条纹最清晰，反衬度为0时条纹消失。注意寻找相邻的反衬度为0的几个位置。采用逐差法求出Id ,计算钠光D双线波长差又取589.3nm）,用不确定度完整表示测量结果。单位mmdid2d3d4d5d6UAd=）=mm（写出计算关系式