迈克尔逊干涉仪的调节和使用

1、实验报告班级姓名号日期室温_25.7 C_气压一102.51KPaJ成绩 教师实验名称迈克尔逊干预仪的调节和使用 【实验目的】1、了解迈克尔逊干预仪的工作原理，掌握其调节和使用的方法2、应用迈克逊干预仪，测量 He-Ne激光器、扩束镜。【实验仪器】迈克尔逊干预仪、He-Ne激光器、扩束镜。【实验原理】迈克尔逊干预仪的光路和结构如下图M、M2是一对精密磨光的平面反射镜，M的位置是固定的,M可沿导轨前后移动。G、G2是 厚度和折射率都完1 m户 1Ip 一 J全相同的一对平行玻璃板，G的一个外表镀有半反射、半透射膜度差不多相等的反射光和透射光；在半透膜上分成相互垂直的两束光，透射光与M、M均成45

2、。角。A,使射到其上的光线分为光强G称为分光板。当光照到 G上时，1射到M，经M反射后，透过G,在G的半透膜上反射后射向E;反射光2射到M,经M反射后，透过 G射向E。由于光线2前后共通过 G三次，而 光线1只通过G 次，有了 G2,它们在玻璃中的光程便相等了,于是计算这两束光的光程差时，只需计算两束光在空气中的光程差就可以了，所以 G称为补偿板。当观察者从 E处向G看去时，除直3-16-1巔尔逊干魏熾囹接看到M外还看到M的像M。于是1 、 2两束光如同从 M与M，反射来的，因此迈克尔逊干预仪中所产生的干预和M74间“形成的空气薄膜的干预等效i的入射光束，由 M和当M和M，严格平行时，所得的干

3、预为等倾干预。所有倾角为M/反射光线的光程差均为 =2dcosiM2平行M1且相距为d, S发出的光对 M2来说，女口 S发出的光，而对于 E处的观察者来 说，S如位于S2 一样。又由于半反射膜 G的作用，M1如同处于S1的位 置，所以E处观察 到的干预条纹，犹如S1、S2发出的球面波，它们在空间处处相干，把观察屏放在E空间不同位置，都可以看到干预花纹，因此这一干预为非定域干预。如果把观察屏放在垂直于 S1、S2的位置上，那么可以 看到一组同心圆，而圆心就是 S1 ,、S2 的连线与屏 的交点E。设E处ES2 =L 的观察屏上，离中心 E点远处某一点P, EP的距离为R,那么两束光的光程差为丄

4、=(L 2d)2R2一 . L2R2L?d时，展幵上式并略去 d2/L2 ,那么有L = 2Ld / : . L2R2=2dcos式中0是圆形干预条纹的倾角。所以亮纹条件为2dcos 0 =k 入(k=0,1,2,)由此式可知，当k 一定时，如果d逐渐减小，那么cos 0将增大，即0角逐渐减小。 也就是说， 同一 k级条纹，当d减小时，该圆环半径减 小，看到的现象是干预圆环内缩；如果 d逐渐增 大，同理看到的现象是干预条纹外扩。对于中央条纹，假设内缩或外扩N次，那么光程差变化为2A d=N入？式中， d为d的变化量，所以有入=2 A d/N通过此式那么能有变化的条纹数目求出光源的波长。【实验步

5、骤】1.迈克耳逊干预仪的根本调节(1) 点燃氦氖激光器，调节其高度和方向，使激光束大致照到两平面镜M、M及屏E的中部，并使从两平面镜反射来的两束光能尽量原路返回，即尽可能回到激光器的出光口。(2) 上可以看到两排光点，都以最亮者居中。调节M、M后面的三个螺丝，使两个最亮点重合(此时M、M2相互垂直)。此时检查回到激光器的两束光是否仍照在出光口或附近。2.测量激光光波波长读数基准线的调整。调整微调鼓轮旋钮，使0刻度线对准基线，以方便读数。转动微动旋钮，可以清晰地看到条纹一个一个地“涌出或“淹没。待操作熟练后幵始测量，记下刻度鼓轮上的读数d,每次“涌出或“淹没N=50个圈时读下d，连续测量10次，

6、记下10个值d.每测一次算出相应的d,并及时核对检查 N是否数错【实验数据记录及处理】N 250，公认=632.8nm .仪=0.0001 =5 oAmm2次数0123456789环数050100150200250300350400450读数d /mm51.0346751.0522851.0686251.0865051.1026051.1194051.1352551.1511651.1685451.18止i =札+7 I/mm/0.084730.082970.082540.082040.08 nm/677.84663.76660.32656.32652.d =0.08278mm一习)=.n (

7、Aj)1.07605*10 人-3mmd)= Sd .：仪=1.07721*10 人-3mm=662.236nm2C d)二N88.61768nm最后将实验测得的波长表为公认100%公认|662.236-632.81/632.8X 100 % - _ .: -632.8 8.62nm并与公认值比拟=3计算%相对误差【实验考前须知】(1) 实验中，请勿正视激光光源，以免损伤眼睛。(2) 仪器上的光学元件精度极高，不要用手抚摩或让赃物沾上，切勿正对着光学外表讲话。(3) 起传动机构相当精密，使用时要轻缓小心，在实验过程中，保持安静，动作要轻，不可有大，重动作，不能随意走动和对着防震台说话。否那么，

8、会引起震动，影响实验，调好光路后，应静止1分钟，让防震台静止下来。(4) 测量过程中，由于仪器存在空程误差，一定要条纹的变化稳定后才能幵始测量。而且测量一旦幵始，微调鼓轮的转动方向就不能中途改变(5) 实验前和实验结束后，所有调节螺丝钉均应处于放松状态，调节时应先使之处于中间状态,以便有双向调节的余地，调节动作均应缓慢。【实验小结与讨论】这个实验十分考验一个人的眼力，在数那些“消失和“涌现的环的时候，需要数的数目非常的多，到达了 450次，要是在中途出现失误或者测得数据，那么工作量会变得巨大。这个实验也考验人的耐性，因为该实验精度要求十分高，所以所对应的对实验环境的要求也非常严苛。同学要轻轻的进行实验，不能敲桌子，不能随意走动，不能大声说话，以防止震动影响