迈克尔逊干涉仪的调节和使用

1、个人收集整理勿做商业用途实验报告班级姓名学号日期室温 257C 气压 102.51KPa 成绩教师实验名称迈克尔逊干涉仪的调节和使用【实验目的】1、了解迈克尔逊干涉仪的工作原理 ，掌握其调节和使用的方法；2、应用迈克逊干涉仪，测量 He-Ne激光器、扩束镜。【实验仪器】 迈克尔逊干涉仪、He Ne激光器、扩束镜。【实验原理】M5-1迈克尔逊干涉仪光賢匱迈克尔逊干涉仪的光路和结构如图所示。Mi、M2是一对精密磨光的平面反射镜，Mi的位置是固定的，M2可沿导轨前后移动。Gi、 G2是厚度和折射率都完全相同的一对平行玻璃板，与Mi、M2均成45°角。Gi的一个表面镀有半反射、半透射膜A,使

2、射到其上的光线分为光强度差不多相等的反射光和透射光；Gi称为分光板。当光照到Gi上时，在半透膜上分成相互垂直的两束光，透射光（i）射到Mi,M2与Mi,反射来的，经Mi反射后，透过G2,在Gi的半透膜上反射后射向 E;反射光（2） 射到M2,经M2反射后，透过Gi射向E。由于光线 前后共通过Gi 三次，而光线（i）只通过Gi 一次，有了 G2,它们在玻璃中的光程便 相等了，于是计算这两束光的光程差时，只需计算两束光在空气中的 光程差就可以了，所以G2称为补偿板当观察者从E处向Gi看去时， 除直接看到 M2外还看到Mi的像Mi'。于是（i）、（2）两束光如同从因此迈克尔逊干涉仪中所产生的

3、干涉和Mi'W2间“形成”的空气薄膜的干涉等效。当Mi和M2/严格平行时，所得的干涉为等倾干涉。所有倾角为i的入射光束，由 Mi和M2 /反射光线的光程差均为 =2dcosiM2平行Mi '且相距为d, S发出的光对 M2来说，如 S'发出的光，而对于E处的观察者来说，S'如位于S2'样。 又由于半反射膜 G的作用，M1如同处于S1'的位置， 所以E处观察到的干涉条纹，犹如Si'、S2'发出的球面波，它们在空间处处相干，把观察屏放在E空间不同位置，都可以看到干涉花纹，因此这一干涉为非定域干 涉。如果把观察屏放在垂直于 Si'

4、;、S2'的位置上，则可以看 到一组同心圆，而圆心就是Si',、S2'的连线与屏的交点个人收集整理勿做商业用途E。设E处(ES2'=L)的观察屏上，离中心 E点远处某一点 P, EP的距离为R，则两束光的光 程差为L(l_2d)LR2L2 R2L > >d时，展开上式并略去 d2/L2，则有L 2Ld /, L2 R22d cos式中0是圆形干涉条纹的倾角所以亮纹条件为2dcos© =k 入(k=0, 1,2，)由此式可知，当k 一定时，如果d逐渐减小，则cos0将增大，即0角逐渐减小也就是说， 同一 k级条纹，当d减小时，该圆环半径减小，

5、看到的现象是干涉圆环内缩；如果 d逐渐增 大，同理看到的现象是干涉条纹外扩。对于中央条纹，若内缩或外扩N次,则光程差变化为2A d=N入式中， d为d的变化量，所以有入=2 A d/N通过此式则能有变化的条纹数目求出光源的波长【实验步骤】1. 迈克耳逊干涉仪的基本调节(1)点燃氦氖激光器，调节其高度和方向，使激光束大致照到两平面镜Mi、M2及屏E的中部,并使从两平面镜反射来的两束光能尽量原路返回，即尽可能回到激光器的出光口。(2)上可以看到两排光点，都以最亮者居中。调节Mi、M2后面的三个螺丝，使两个最亮点重合(此时Mi、M2相互垂直)。此时检查回到激光器的两束光是否仍照在出光口或附近 .2。

6、测量激光光波波长读数基准线的调整。调整微调鼓轮旋钮，使0刻度线对准基线，以方便读数。转动微动旋钮，可以清晰地看到条纹一个一个地 “涌出”或“淹没”。待操作熟练后开始测量, 记下刻度鼓轮上的读数 d,每次“涌出”或“淹没” N=50个圈时读下d，连续测量10次,记下10个值d.每测一次算出相应的 d,并及时核对检查 N是否数错。【实验数据记录及处理】次数0123456789环数050100150200250300350400450读数di/mm51。0346751.0522851.0686251.0865051。1026051。1194051.1352551.1511651。1685451。18

7、422ddi 5di |/mm/0.084730。 082970。 082540.082040.08162”nm/677。 84663.76660.32656。 32652.94N 250 公认=632.8nm 仪 °.°0015 10 5mm22 dNd 0.08278mm个人收集整理勿做商业用途-d(d d)2(d)S2d2仪 1.07721*10 人-3mmi n(n 1)1。07605*10 人一3mm662.236nm2N(d)88。61768nm最后将实验测得的波长表为632.8 ± 8.62nm并与公认值比较,计算其相对误差公认| 662.236 6

8、32.8|/632。8 X 100 % =3。29 %E !100%公认【实验注意事项】(1 )实验中，请勿正视激光光源，以免损伤眼睛。(2)仪器上的光学元件精度极高，不要用手抚摩或让赃物沾上，切勿正对着光学表面讲话。(3 )一起传动机构相当精密，使用时要轻缓小心，在实验过程中，保持安静，动作要轻，不 可有大，重动作，不能随意走动和对着防震台说话 .否则，会引起震动，影响实验，调好光路 后，应静止1分钟，让防震台静止下来。(4) 测量过程中，由于仪器存在空程误差，一定要条纹的变化稳定后才能开始测量。而且 测量一旦开始，微调鼓轮的转动方向就不能中途改变(5) 实验前和实验结束后， 所有调节螺丝钉均应处于放松状态，调节时应先使之处于中间状 态,以便有双向调节的余地，调节动作均应缓慢。【实验小结与讨论】这个实验十分考验一个人的眼力，在数那些“消失”和“涌现”的环的时候，需要数的数目非常的多，达到了 450次，要是在中途出现失误或者测得数据，那么工作量会变得巨大 这个实验也考验人的耐性，因为该实验精度要求十分高，所以