迈克耳逊干涉仪调整以及合理使用及测空气折射率

1、迈克耳逊干涉仪调整以及合理使用及测空气折射率 一一. 背景知识介绍背景知识介绍 二二. 实实 验验 目目 的的 三三. 实实 验验 原原 理理 四四. 实实 验验 内内 容容 五五. 注注 意意 事事 项项 六六. 实验数据及处理实验数据及处理 迈克耳孙迈克耳孙（A.A.Michelson） 美籍德国人美籍德国人迈克尔孙干涉仪在科学发展史上起了很大的作用;著名的迈克尔孙干涉实验否定了“以太”的存在;发现了真空中的光速为恒定值，为爱因斯坦的相对论奠定了基础;迈克尔孙于1907年获得了诺贝尔物理学奖。l了解迈克尔孙干涉仪的结构和工作原理，了解迈克尔孙干涉仪的结构和工作原理，掌握其调节和使用方法。掌

2、握其调节和使用方法。l学习一种测量气体折射率的方法学习一种测量气体折射率的方法l学习迈克尔孙干涉仪测定波长的方法。学习迈克尔孙干涉仪测定波长的方法。迈克尔孙干涉仪的结构与光路迈克尔孙干涉仪的结构与光路迈克尔孙干涉仪的调节与读数方法迈克尔孙干涉仪的调节与读数方法M1M2EG2G1S11 22 半透半反膜半透半反膜M1和和M2是精密磨光的平面反射镜，是精密磨光的平面反射镜，分别装在相互垂直的两臂上，分别装在相互垂直的两臂上，M2固定，固定， M1而可通过精密丝杆而可通过精密丝杆沿臂长的方向移动。沿臂长的方向移动。G1和和G2是两块完全相同的玻璃板是两块完全相同的玻璃板G2被称为补偿板，是为了使光束

3、被称为补偿板，是为了使光束2也同光束也同光束1一样地一样地三次通过玻璃板，以保证两光束间的光程差不致过大。三次通过玻璃板，以保证两光束间的光程差不致过大。M1和和M2与与G1和和G2 成成45角倾斜安装。角倾斜安装。在在G1的后表面上镀有半透明的银膜，的后表面上镀有半透明的银膜，能使入射光分为振幅相等的反射光和透射光。能使入射光分为振幅相等的反射光和透射光。M1M2EG2G1S11 22 半透半反膜半透半反膜由于由于G1银膜的反射，银膜的反射，使在使在M1 附近形成附近形成M2的一个虚像的一个虚像M2当调节当调节M2使使M1与与M2相互精确地垂直，相互精确地垂直，在屏幕上可观察到圆形的等倾条纹

4、在屏幕上可观察到圆形的等倾条纹因此光束因此光束1 和光束和光束2 的干涉的干涉等效于由等效于由M1 和和M2之间之间空气薄膜产生的干涉空气薄膜产生的干涉2MSdCAB12DM1M2光程差：光程差：当当cos2sintan2cos2dddADBCAB时，暗条纹时，明条纹2) 12(cos2kkd测波长：测波长：kd2光源定镜M2动镜M1玻璃板G1玻璃板G2主尺粗调手轮观测屏底座读数窗口微调手轮M1在导轨上由粗动手轮和微动手轮的转动而前后移动。M1位置的读数为：. (mm)在mm刻度尺上读出。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，由读

5、数窗口内刻度盘读出。微动手轮：每转一圈读数窗口内刻度盘转动一格，即M1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。主尺主尺粗动手轮读数窗口粗动手轮读数窗口微动手轮微动手轮最后读数为：最后读数为：33.52246mm33.52246mml调节迈克尔孙干涉仪，观察等倾干调节迈克尔孙干涉仪，观察等倾干涉条纹涉条纹l测氦氖激光的波长测氦氖激光的波长u为了使测量结果正确，必须避免引入空程，应将手轮按原方向转几圈，直到干涉条纹开始均匀移动后，才可测量。迈克耳孙干涉仪是精密光学仪器，绝对不能用手去触摸各光学元件，也不许用任何东西擦拭。不

6、可动的部件：动镜后部的螺钉、动镜需要调节的部件：光源、定镜螺钉（2粗调2细调）、粗动手轮与微动手轮u在操作时应注意安全，不要让激光直射入人眼，以防烧伤眼睛。光纤易断，不可压折。1.数据表格2.数据处理3.结果分析d0/mmd1/mmd2/mmd3/mm50.4822550.5004550.5174050.53518d4/mmd5/mmd6/mmd7/mm50.5521550.5697550.5864250.60455固定固定“冒出冒出”（或（或“消失消失”）的干涉条纹数）的干涉条纹数N=50测测He-Ne激光的波长数据表格激光的波长数据表格ld1=d4-d0=50.55215-50.48225=0.06990mmld2=d5-d1=50.56975-50.50045=0.06930mmld3=d6-d2=50.58642-50.51740=0.06902mmld4=d7-d3=50.60455-50.53518=0.06937mmld平=(d1+d2+d3+d4)=0.06940mm查的文献值查的文献值n空气空气=1.00102。 相对误差相对误差0.02% 原因如下原因如下 ：2.大小鼓轮反转而引进的大小鼓轮反转而引进的空转误差，在每次测量必空转误差，在每次测量必须沿同一方向旋转转盘，须沿同一方向旋转转盘，不得中途倒退不得中途倒退 3. 因为条纹中心冒出（或陷因为条纹中心冒出（