迈克尔逊干涉仪某实验报告材料南昌大学

1、南昌大学物理实验报告课程名称：大学物理实验实验名称：迈克尔逊干涉仪学院：机电工程学院专业班级：能源与动力工程162班学生姓名： 韩杰学号： 5902616051实验地点：基础实验大楼座位号：实验目的：(1) 了解迈克尔逊干涉仪的原理和调整方法。(2) 测量光波的波长和钠双线波长差。二、实验原理：1. 迈克尔逊干涉仪结构原理图1是迈克尔逊干涉仪光路图，点光源S发出的光射在分光镜 G1，G1右表面镀有半透半反射膜，使入射光分成强度相等的两束。反射光和透射光分别垂直入射到全反射镜M1和M2，它们经反射后再回到 G1的半透半反射膜处，再分别经过透射和反射后，来到观察区域E。如到达E处的两束光满足相干条

2、件，可发生干涉现象。G2为补偿扳，它与 G1为相同材料，有相同的厚度，且平行安装，目的是要使参加干涉的两光束经过玻璃板的 次数相等，波阵面不会发生横向平移。M1为可动全反射镜，背部有三个粗调螺丝。Ift精睛槻禅再次iff斷M2为固定全反射镜，背部有三个粗调螺丝，侧面和下面有两 个微调螺丝。2. 可动全反镜移动及读数可动全反镜在导轨上可由粗动手轮和微动手轮的转动而前后移动。可动全反镜位置的读数为：(1 ) xx在mm刻度尺上读出。(2)粗动手轮：每转一圈可动全反镜移动1mm，读数窗口内刻度盘转动一圈共100个小格，每小格为0.01mm，口由读数窗口内刻度盘读出。0.01mm，微动手轮有 100格

3、，每格（3）微动手轮：每转一圈读数窗口内刻度盘转动一格，即可动全反镜移动0.0001mm ，还可估读下一位。由微动手轮上刻度读出。注意螺距差的影响。主尺粗动手轮读数窗1 1微力于轮最后读数为半33. 52246mm3. He-Ne激光器激光波长测试原理及方法光程差为：2d cos（明纹）2d cos（2 k 1）一 （暗纹）2当0=0时的光程差3最大，即圆心所对应的干涉级别最高。转动手轮移动 M,当d增加时，相当于增大了和 k相应的0角（或圆锥角），可以看到圆环一个个从 中心“冒出”；若d减小时，圆环逐渐缩小，最后“淹没”在中心处。每“冒”出或“缩”进一个干涉环，相应的光程差改变了一个波长，也

4、就是M 1与M 2之间距离变化了半个波长。若将M 与M2之间距离改变了厶d时，观察到N个干涉环变化，则E或2 dN由此可测单色光的波长。4.钠双线波长差的测量原理和测量方法从条纹最清晰到条纹消失由于M移动所附加的光程差：Lm k 2 (k 2) 1-2钠双线波长差：2LmLm是视场中的条纹连续出现两次反衬度最低时M 1所移动的距离。实验仪器：迈克尔逊干涉仪、He-Ne激光器、钠光灯、扩束镜实验内容和步骤：1. 测He-Ne激光的波长(1) 激光直接照射到分光板中部，调整调节螺丝使观察屏上的最大最亮的2个反射点严格重合。(2) 放入扩束镜，使光斑均匀地射到分光板上，调节拉簧螺丝，使屏上出现的圆环

5、的圆心移动到观察屏中央。(3) 调节微调鼓轮向一个方向转动几圈，当看到观察屏上有条纹吞吐了，记录M1的初试位置d1。(4) 继续转动微调鼓轮，每吞吐 50个条纹记录一次 M1的位置，连续记录8组数据。2. 测钠光的双线波长差(1)点亮钠光灯，使光源与分光板等高并且位于分光板和M 2镜的中心连线的延长线上。 转动粗调手轮，使M和M 2至G1的距离大致相等。取下并轻轻放置好观察屏，直接用眼睛观察。仔细调节M2后面或下方的调节螺丝，应能看到钠光的等倾条纹。(3) 转动粗调手轮，找到条纹变模糊位置，调好标尺零点。用微调手轮继续缓缓移动M1，同时仔细观察至条纹反衬度最低时记下 M1的位置。随着光程差的不

6、断变化，按顺序记录六次条纹反衬度最低时M1的位置读数。相邻两次读数差等于Lm的值。五、数据处理：1. 测He-Ne激光的波长条纹变化数Ni050100150M i的位置d i (mm)33.4029533.4198733.4361933.45258条纹变化数N2200250300350M i的位置d2(mm)33.4691933.4854133.5016833.51782N=N 2-N i200200200200d d2 dj0.066240.065540.065490.06524(mm)ioo6.624 X1046.554 X1046.549 X1046.524 X104o(A)6563o公

7、=6328A,L 100%= I6563 6328 100%3.7 % 公63282. 测钠光的双线波长差条纹模糊数k12345dj 10 3m）33.0642133.3510833.6411533.9328134.22337Lmkdk 3 dk（ 10 3m）0.868600.872290.92157匚Lm1Lm2Lm3 （ 10 3m）3 30.29580o= 5893A,LmLm1Lm23 33 _ 0.86860+0.87229+0.92157=3 3o10-3m =0.29580 10-3m=2.9580 106A22Lm58932A2 2.9580 106o5.87Ao05.97A

8、10-=皆100%1.7 %六、误差分析 迈克尔逊干涉仪是精密仪器，在旋转调整螺丝和手轮时手要轻，动作要稳。切勿用手触摸镜片。 调测微尺零点方法：先将微调鼓轮沿某一方向（按读数的增或减）旋转至零线，然后以同方向转动粗调鼓轮对齐读 数窗口中某一刻度，以后测量时使用微调鼓轮须向同一方向旋转。 微调鼓轮有方向空程，实验中如果中途反向转动，则须重新调整零点。 用激光束调节仪器时，应防止激光束射入眼睛，使视网膜受伤。七、思考题（1 ）在观察等倾干涉条纹时，使 M1和M2 逐渐接近直至零光程，试描述条纹疏密变 化情况。答：光程差逐渐减小，干涉条纹不断“缩进”，条纹由密变稀。当光程差减小到零时，条纹在视场中变模糊，视场变成一片亮场。（2）在测定钠双线波长差的实验中，你是如何理解条纹反衬度随光程差的变化规律的？答：1与2的干涉图样同时加强，条纹最清晰，条纹反衬度V=1 ,此时移动 M1以改变光程差，当一个光波的明条纹与另一光波的暗条纹恰好重叠时，干涉条纹消失，条纹反衬度V=0。这时由于M1移动为Lm。从条纹最清晰（条纹