迈克尔逊干涉仪实验报告

1、迈克尔逊干涉仪实验报告一、实验题目：迈克尔逊干涉仪二、实验目的：1. 了解迈克尔逊干涉仪的结构、原理和调节方法；2. 观察等倾干涉、等厚干涉现象；3. 利用迈克尔逊干涉仪测量He-e激光器的波长；三、实验仪器：迈克尔逊干涉仪、He-Ne激光器、扩束镜、观察屏、小孔光阑四、实验原理（原理图、公式推导和文字说明）:在图是镜子匾经A面反射所成的虚像。调整好的迈克尔逊干涉仪，在 标准状态下M、互相平行，设其间距为/。用凸透镜会聚后的点光源S是 一个很强的单色光源，其光线经血、址反射后的光束等效于两个虚光源S、S/ 发出的相干光束，而S、S/的间距为M、的间距的两倍，即2d。虚光源 S、SJ发出的球面波

2、将在它们相遇的空间处处相干，呈现非定域干涉现象，其 干涉花纹在空间不同的位置将可能是圆形环纹、椭圆形环纹或弧形的干涉条纹。通常将观察屏F安放在垂直于SSJ的连线方位，屏至SJ的距离为R.屛上干涉花纹为一组同心的圆 环，圆心为Oo设Si、S/至观察屏上一点P的光程差为6,则5 = yj(R + 2d)2+r2 _ V/?2+r2(】=2+r2 x(J1 + 4(R + /)/r2 +F _ 1)一般情况下Rd,则利用二项式定理并忽略的高次项，于是有你E徑亘L卑g 2(/?2+r2)8(斤 + 厂2尸) _ 2dR C 胪 、* r(rl所以J = 2Jcos(l + -sin2)(3)R由式(3

3、)可知：1. 0 = 0,此时光程差最大，5 = 2d,即圆心所对应的干涉级最高。旋转 微调鼓轮使必移动，若使d增加时，可以看到圆环一个个地从中心冒出，而后 往外扩张；若使孑减小时，圆环逐渐收缩，最后消失在中心处。每“冒出”(或消失”)一个圆环，相当于S、S/的距离变化了一个波长兄大小。如若“冒 出”(或消失”)的圆环数目为皿 则相应的业镜将移动/,显然：入= 23N(4)从仪器上读出孑并数出相应的皿 光波波长即能通过式(4)计算出来。2. 对于较大的d值，光程差每改变一个波长所需的&的改变量将减小， 即两相邻的环纹之间的间隔变小，所以，增大时，干涉环纹将变密变细。五、实验步骤1. 调节干涉仪

4、底座螺丝使干涉仪底座水平；2. 转动粗调鼓轮，使Ml和M2至分光板大致等距；3. 点燃He-Na激光器，使之与分光板等高并且位丁沿分光板和M2镜的中心线上；4. 调节Ml和M2后的三个螺钉，使两排光点完全重合，此时Ml和M2大致垂H5. 在光路中加入旷束镜产生点光源；6. 调节Ml底下的水平调节螺丝和垂冇调节螺丝，使干涉环圆心居中，并观察无视差时Ml 和M2完全垂直了；7. 零点调整：将微动鼓轮沿某一方向（例如顺时针方向）旋转肖金消除空程误并后，使之 对准零刻度；然后以同方向转动粗动手轮使之对齐某一整刻度。注意：测量时须仍以同方向转动微动鼓轮使镜移动，使手轮与鼓轮二者读数相互配合。 避免产生空

5、程误差。六、实验数据处理（整理表格、计算过程、结论、误差分析）：AR = 5xlO5mmN=30平面镜位置did：dzdi/mm48.0510948.0401448.0302148.0182248. 00849平面镜位置ded7dsd.diodi/mm47.9982047. 9876147.9769347.9664747.956110. 052890. 052530. 052280. 051750. 052380. 050966A = 2xA/15O = 6.795xlO_7m备;=6.328 x IO-7 m(He - Ne)S = 1.8x1 Om，i = O.OOOO5 mnA2 = yjs2 +2A；,2 /75 = lx 10sin2 = ZA2 = (6.795 0.1)x 10“mE,.=(A-4：)/4；xlOO% = 7.4%误差分析1.仪器本身震动。2