实验报告马赫曾德干涉仪.doc

1、实验报告马赫曾德干涉仪实验报告马赫 - 曾德干涉仪 2011-03-17 11:20 P.M.班级 08 级物理系 * 班组别_1_姓名 _Ayjsten_ 学号 1080600*日期 _ 2010.03.02指导教师 _ _【实验题目】马赫 - 曾德干涉仪马赫 - 曾德干涉、针孔滤波器、相干长度。【实验目的】1. 熟悉所用仪器及光路的调节，观察两束平行光的干涉现象。2. 观察全息台的稳定度。3. 通过实验考察激光的相干长度。【实验原理】针孔滤波器激光从发出，经过各种透镜的反射折射，会产生很多杂散光，如光学元件表面本身不够平整，表面落有灰尘等，而激光的干涉性又好，元件表面的问题导致激光产生大量

2、散射光。针孔滤波器原理图见图 ?，如图所示，聚光镜汇聚光的同时还产生很多散射光，而这些散射光的光线与没有受到干扰的光束的方向不同，只有没有受到干扰的光束才能通过针孔，从而过滤掉了其他的干扰光。针孔的直径很小，一般约，从针孔后面看，就可以把它当做一个能产生球面波接近理想的光源。这对于光学研究有重要的意义。全息工作台基本要求是工作台的稳定性要好。振动的一般来源是地基的震动，所以必须对全息台进行减震处理。专用全气浮工作台是最好的减震台。简单的减震方法可用砂箱、微塑料、气垫和重的铸铁或花岗岩，并应安装一个隔离罩。记录全息图时，室内不要通风，工作人员不要大声讲话并与工作台保持较远的距离。如全息记录时，物

3、光和参考光交角为，干板中央处的干涉条纹间距为d=/sin ( 为激光波长 ) 。如果干板以大于d/2 的振幅上下震动，则明暗部分将混乱。所以在记录全息的过程中，工作台的稳定性必须考虑。马赫 - 曾德干涉马赫 - 曾德干涉是用分振幅法产生双光束以实现干涉的干涉仪。具体光路图见下图 ?所示。马赫 - 曾德干涉中，在分束镜2 处汇聚的两路激光一般是存在一个夹角的，调整分束镜 2 使夹角减小，则白屏上观察到的干涉就更明显。由分束镜分开后的两路光路长度，要求是等长的。若相差超出实验用的激光器的最大相干长度，则不能出现干涉。同样，相差越小，干涉现象就越明显。用这个性质可以粗略地估计实验中使用的激光器发出的

4、激光的最大相干长度。【实验仪器】He-Ne激光器、反射镜X3、真空滤波器、准直镜、分束镜X2、白屏、高度尺、擦镜纸、米尺。观察光学基本元件，通过教材的介绍学习了解各种光学元件的使用方法和工作原理。1. 将所用的光学元件的基本光路摆好。2. 打开 He-Ne激光器，观察高度尺上激光亮斑的位置。改变高度尺与反射镜间的距离，若亮斑在尺上的位置发生改变，调节 He-Ne激光器和反射镜的角度。重复上述步骤，直到尺上的位置保持不变为止。3. 移走高度尺。在反射镜前适合的位置摆放针孔滤波器。在针孔滤波器后较近的位置放置白板，在反射镜后面摆放尺寸较大的白板。4. 调节针孔滤波器相对于入射激光的位置，使反射镜后

5、面的白屏上的反射激光圆斑处于以反射镜出射的光为圆心的位置处。5. 放上针孔，调节针孔滤波器的三方向调节手轮，找到针孔滤波器后白屏上的亮斑。6. 仔细调节针孔滤波器的三方向手轮，使白屏上的纯净激光的强度最大。7. 调整准直镜的位置，使滤波器到准直镜的长度等于准直镜透镜的焦距，达到准直镜出射平行光的目的。 (Analysis_2 具体见的说明 )8. 大致调整好后面的两个分束镜和反射镜的光路，使两路光在 BS2上汇合，并出射在白屏上 ( 在确定光斑是否落在各镜面中心，可用察镜纸轻轻挡在镜面前观察光斑的位置 ) 。9. 固定一路激光，测量记录光路的长度。调整另一路光路，使这路光的长度与刚刚记下的光路

6、长小于 3mm。固定光路。10. 将白屏移远 ( 至少 2m)，观察白屏上的两个激光斑，若不重合，调节分束镜BS2的控制钮，使两个光斑完美重合。11. 把白屏移回适合观察的位置，细调分束镜 BS2的控制钮并观察白屏上的激光干涉现象，直到现象最明显为止。12. 振动地面或大声喊叫，观察全息台的稳定性。13. 调节一路激光的光路长度，直到白屏上的干涉现象完全消失为止，记录此时这路光的光路长度。14. 关闭激光器，收起实验仪器。【实验数据】第一条光路长度58.7cm, 第二条光路长度58.4cm。两路光路长度差为0.3 。改变其中一路光路长度 *cm 后干涉现象消失。全息台稳定到不可观察所需的时间小

7、于3s。【实验结果】1. 熟悉了所用仪器及光路的调节，观察了两束平行光的干涉现象。2. 观察了全息台的稳定度。全息台稳定到可观察所需的时间小于3s。3. 通过实验考察激光的相干长度是 *cm。【误差分析】1. 元件误差 1。各个光学元件的做工粗细。这是影响本次实验效果的主要因素。2. 元件误差 2。各个光学元件的工作温度。3. 元件误差 3。光学元件的表面不够干净，导致实验效果不明显4. 原理误差。Analysis_1实验中用米尺测量两路光的长度这个方法本身就存在很大的误差。首先，人测量时不可能把米尺摆的十分水平，另外，读数时有不能很好地取舍具体位置。这两个问题就可以让读出的值与实际相差最少5

8、mm，所以实验中所得误差小于 3mm实际上没有很大价值。总之就是尽量使两路光的长度接近。5. 人为因素。指实验操作上有些问题，导致实验效果不明显。这是影响实验效果的另一主要因素。【操作总结】Analysis_1:见【误差分析】的第4 条。Analysis_2调节针孔滤波器是个难点。怎样才能快速地调出出射激光呢?对于针孔片上的针孔位置要搞清，因为针孔片上的针孔由于做工问题，不能保证确实在正中心，这就导致操作人员调节半天却完全没有出射光。可以在光源后观察针孔，找到并记下发亮的光点位置，放在滤波器上后，直接调节激光中心到刚刚记下的位置附近。Analysis_3:在调节滤波器与准直镜间位置时，可以通过准直镜反向反射的光来判断准直镜的正确位置。我们要把准直镜和针孔的距离调整为与准直镜透镜的焦距等长，利用这个透镜反射回的激光将在透镜焦距长处汇聚成一点这个特性。大概调整准直镜，在滤波器后面找到反射激光汇聚的点，慢慢移动准直镜，使这个点移动到针孔的位置上，