迈克逊干涉实验

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： 信息工程学院 专业班级： 数字媒体技术151班学生姓名： 黄羽雯 学号： 6103315004实验地点： 基础实验大楼308 座位号： 32号实验时间： 第4周星期二下午 4点开始一、实验目的：1.掌握迈克尔逊干涉仪的调节方法并观察各种干涉图样。2.观察非定域等倾干涉，测定 He-Ne激光波长。二、实验原理：非定域等倾干涉原理：用He-Ne激光做光源，使激光束通过扩束镜会聚后发散，此时就得到了一个相干性很好的点光源。它发出的球面波先被分光板P1分光，然后射向两全反射镜，经M1和M2反射后，在人眼观察方向就得到了两个相干的球面波，它们如同是由位于它们如同是由位于Ｍ后的两个虚点光源S1和S2产生的，由两虚点光源产生的两列球面波在空间相遇处都能进行干涉，干涉条纹不定域，故称非定域干涉。非定干涉的图样随观察屏的不同方向和位置而不同，当观察屏垂直于 S1和S2连线时，是同心圆条纹，圆心是 S1和S2连线延长线和屏的交点。如转动观察屏不同角度，则可看到椭圆，双曲线和直线等几种干涉图样。如调节反射镜 M2的微调螺钉，使 M1平行于M2',此时和M1平行放置的观察屏上就出现同心圆条纹，圆心在光场中心。两虚点光源的间距为 M1和M2间距d的两倍，即圆心处光程差为 2d。与前面讨论等倾干涉情况类似，当 d增加时，中心条纹一个个“冒出”，反之，一个个“缩进” 。这时可以用公式来计算波长。公式为λ＝2 ｄ／ ｋ三、实验仪器：迈克尔逊干涉仪、

He-Ne激光器、电源、小孔光阑、扩束镜（短焦距会聚焦）

、毛玻璃屏等四、实验内容和步骤：观察激光的非定域干涉现象调节干涉仪使导轨大致水平；调节粗调手轮，使活动镜大致移至导轨 25～45mm刻度处；调节倾度微调螺丝，使其拉簧松紧适中。然后使得激光管发射的激光束从分光板中央穿过，并垂直射向反射镜 M1（此时应能看到有一束光沿原路退回）。装上观察屏，从屏上可以看到由 M1、M2反射过来的两排光点。调节 M1、M2背面的 3个螺丝，使两排光点靠近，并使两个最亮的光点重合。这时 M1与M2大致垂直（M1’与M2大致平行）。然后在激光管与分光板间加一短焦距透镜，同时调节倾度微调螺丝，即能从屏上看到一组弧形干涉条纹，再仔细调节倾度微调螺丝，当 M1′与M2严格平行时，弧形条纹变成圆形条纹。转动微调手轮，使 M2前后移动，可看到干涉条纹的冒出或缩进。仔细观察，当 M2位置改变时，干涉条纹的粗细、疏密与d的关系。2.测量激光波长1）测量前先按以下方法校准手轮刻度的零位。先以逆时针方向转动微调手轮，使读数准线对准零刻度线；再以逆时针方向转动粗调手轮，使读数准线对准某条刻度线。测量过程中的手轮转向应与校准过程中的转向一致。2）按原方向转动微调手轮（改变d值），可以看到一个一个干涉环从环心冒出，当干涉环中心最亮时，记下活动镜位置读数d，然后继续缓慢转动微调手轮，当冒出的条纹数N=5时，再记下活动镜位置读数d，反复测量10次，总共数出50次条纹变化数。由公式算出波长，并与标准值（λ=632.8nm）比较，计算相对不确定度。五、误差分析、由于测量中存在某些确定的不合理因素引起的，使测量结果向真值的某个方向偏离，造成了系统误差，造成这种误差的原因有测量仪器、测量方法等。、在对同一量的多次重复测量中绝对值和符号以不可预知方式变化的测量误差分量，实验条件和环境因素无规则的起伏变化，引起测量值围绕真值发生涨落的变化，造成了随机误差。不过此种误差可以通过多次测量来减小。六、思考题：1、如何由等厚干涉的光程差公式：ξ

=2dcosi

来说明当

d增大时，条纹由直变弯？答：等厚干涉条纹代表条纹所对应的地方厚度是一样的。厚度 d增大，那条纹肯定由直变弯了。若条纹向厚度小的地方弯曲，则表示该处向上凸；反之，若条纹向厚度大的地方弯曲，则表示该处向下凹2、为什么不放补偿板就调不出白光干涉条纹？答：补偿板作用是在两个反射镜在等臂时光程相等；因为若没有补偿板，一路反射光通过 A三次，而另一路透射光只通过A一次；这对于单色光时没有影响，对于复色光时则影响测量结果。白光干涉只有在两臂光程差为零的微小范围内发生。所以不加补偿板就无法达到零光程差，就没有白光干涉。3、在非定域干涉中，如何由一个实的点光源产生两个虚的点光源？答：用Ｈｅ-Ｎｅ激光做光源，使激光束通过扩束镜会聚后发散，此时就得到了一个相干性很好的点光源。它 发出的球面波先被分光板Ｐ分光，然后射向两全反射镜，经Ｍ 1和Ｍ2反射后，在人眼观察方向就得到了两个相干的球面波，它们如同是由位于Ｍ后的两个虚点光源Ｓ 1和Ｓ2产生的。七、实验数据与处理：_计算得 △d=∑(di+4-di)/4=0.00661mm_ _ _=2△d/△k=661nm解得μ(λ)=0.000029mm_=λ±μ(λ)=661±