迈克尔逊干涉仪实验报告南昌大学

1、迈克尔逊干涉仪实验报告南昌 大学南昌大学物理实验报告课程名称：实验名称：学院：大学物理实验迈克尔逊干涉仪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

2、 E。如到 达E处的两束光满足相干条件，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I ft精晰蟆詡再氏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：xx . 口(mm)(1) xx在mn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

3、 由读数窗口内刻度盘读出。(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0.01mm微动手轮有100格，每格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81动手轮读数總口微动于轮最后读数为半33. 52246mm3. He-Ne激光器激光波长测试原理及方法光程差为：2d cosk(明纹)2d cos(2k1) (暗纹)2当B =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 M1,当d增加时， 相当于增大了和k相应的B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”

4、出或“缩”进一个干涉环， 相应的光程差改 变了一个波长，也就是M1与M2之间距离变化了半个波长。若将M1与M2之间距离改变了厶d时，观察到N个干涉环变化，则或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M1移动所附加的光程差:Lm k 2 (k 2) 1钠双线波长差:22Lmi(1:rLm是视场中的条纹连续出现两次反衬度最低时Ml所移动的距离。二、实验仪器：迈克尔逊干涉仪、He-Ne激光器、钠光灯、扩束镜三、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

5、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di。(4) 继续转动微调鼓轮，每吞吐50个条纹记录 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咙镜的中心连线的延长线上。转动粗调手轮，使M1和臨至 G1的距离大致相等。(2) 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

6、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2化数N050100150M的d位置h(mm)33.4029533.4198733.4361933.45258条纹变化数N2200250300350M的位置33.46933.48533.50133.517dL(mm)19416882N=NkNi200200200200d|d2 di0.06620.06550.06540.06524494(mm)1006.6246.5546.5496.524X

7、XXX10-10-10-10-4444o(A)6563o公=6328A,100%= 6563- 63286328100%3.7 %。2.测钠光的双线波长差条纹模糊数kLmkdk( 10 3m)33.0633.3533.6433.9334.2234dk 3 dk(103m)0.8680.8720.921LmLm1Lm2Lm3 ( 10 3m)3 30.29580.o= 5893ALmLm1Lm2Lm0.86860+0.87229+0.92157 10-3m =0.29580 10-3m=2.9580 106Ao2 2.9580 106 A58932o5.87A。o5.97 A ,E00 100%

8、= 5.875.97 100% 1.7 %。5.97六、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