迈克耳孙干涉仪调整及波长测定

1、迈克耳孙干涉仪调整及波长测定1.了解迈克耳孙干涉仪的结构和原理，掌握调节方法；2.用迈克耳孙干涉仪测量He-Ne激光的波长。实验原理 迈克耳孙干涉仪原理如图所示。两平面反射镜M1、M2、光源 S和观察点E（或接收屏）四者北东西南各据一方。M1、M2相互垂直，M2是固定的，M1可沿导轨做精密移动。G1和G2是两块材料相同薄厚均匀相等的平行玻璃片。G1的一个表面上镀有半透明的薄银层或铝层，形成半反半透膜，可使入射光分成强度基本相等的两束光，称G1为分光板。G2与G1平行，以保证两束光在玻璃中所走的光程完全相等且与入射光的波长无关，保证仪器能够观察单、复色光的干涉。实验目的仪器用具迈克耳孙干涉仪 ，

2、 He-Ne激光器，透镜等(1)(2)迈克耳孙干涉仪光路图 如上图所示一束光入射到G1上，被G1分为反射光和透射光，这两束光分别经M1和M2反射后又沿原路返回，在分化板后表面分别被透射和反射，于E处相遇后成为相干光，可以产生干涉现象。图中M2是平面镜M2由半反膜形成的虚像。观察者从E处去看，经M2反射的光好像是从M2来的。因此干涉仪所产生的干涉和由平面M1与M2之间的空气薄膜所产生的干涉是完全一样的，在讨论干涉条纹的形成时，只需考察M1和M2两个面所形成的空气薄膜即可。两面相互平行可到面光源在无穷远处产生的等倾干涉，两面有小的夹角可得到面光源在空气膜近处形成的等厚干涉。若光源是点光源，则上述两

3、种情况均可在空间形成非定域干涉。设M1和M2之间的距离为d，则它们所形成的空气薄膜造成的相干光的光程差近似用下式表示 若M1与M2平行，则各处d相同，可得等倾干涉。系统具有轴对称不变性，故屏E上的干涉条纹应为一组同心圆环，圆心处对应的光程差最大且等于2d,d越大圆环越密。反之中心圆斑变大圆环变疏。若d增加 则中心“冒出”一个条纹，反之d减小 则中心“缩进”一个条纹。故干涉条纹在中心处“冒出”或“缩进”的个数N与d的变化量d之间有下列关系可见G2作为补偿光程用，故称之为补偿板。G1、G2与平面镜M1、M2倾斜成45角。实验内容1. 调整干涉仪，使干涉仪能观察到严格的等倾干涉条纹。2. 测量He-

4、Ne激光波长。3. 观察等厚干涉条纹。根据该关系式就可测量光波波长或长度d。 当M2与M1之间有一小夹角 且光源接近垂直入射时，光程差只与d有关，可获得定域于M1与M2表面或近处的等厚干涉现象。等厚干涉光路图光电效应及普朗克常数测定实验目的仪器用具实验原理1. 了解光电效应的基本规律，加深对光量子论的认识；2.了解光电管的结构和性能，测定其基本特性曲线，为正确使用光电管提供依据；3.验证爱因斯坦光电效应方程，测定普朗克常数。4.学习用作图法和线性拟合法处理数据。GD-1型光电效应测试仪，导线，钢直尺当光照射到金属表面时，金属中某些电子获得能量而逸出金属表面的现象，称为光电效应，逸出的电子称为光

5、电子。光量子论根据爱因斯坦假设，光是由光子流组成的，每个光子具有的能量 （h为普朗克常数，公认值为 ，为入射光频率）。金属中的电子在获得一光子的能量 后，一部分用作逸出金属表面所需的逸出功W，另一部分转换为电子的动能 ，根据能量守恒与转换定律有或 （1）这就是爱因斯坦光电效应方程。由爱因斯坦光电效应方程知：（1）光电子数只决定于入射光强，即与光强成正比；（2）只有当照射光的频率大于某一定值时，才会有光电子产生，如果光的频率低于此值，则不论光的强度多大，照射时间多长，都没有光电子产生。这个频率称为金属的截止频率或称阈频率（红限）；（3）光电子的能量决定于光子的频率，频率越高，能量越大。光电管光电

6、管主要特性（1）伏安特性：当照射光频率和强度一定时，光电流随两级间电压变化的特性称 为伏安特性，其曲线如图所示。 光电管是利用光电效应原理制成的能将光信号转化为电信号的光电器件。（2）光电特性：当照射光的频率和极间电压一定时，饱和光电流IH 随照射光强P变化的特性称为光电特性，如图所示。由图可知，饱和光电流与照射光强成正比。 由图可看出，正向电压增加时光电流也增加当电压增加到某一数值后，光电流不再增加或增加很少达到饱和称为饱和光电流IH ，使光电流达到饱和的最小正向电压Um称为饱和电压。而饱和电流还与光强成正比。由图可知极间电压为零时光电流并不为零，这是因为有些光电子具有一定的初动能，即使没有电场作用，也能到达阳极形成较小的光电流。当光电管两端加反向电压时，光电流迅速减小但不立即降到零，直至反向电压达到Ua时，光电流才会为零，Ua成为截止电压。 用光电效应测定普朗克常数 当光电管上的电压达到截止电压时，有 ，而由截止频率定义有光电管伏安特性曲线光电管光电特性曲线PIH00IHIP1P2 饱和电压区P1P2UaUbU实验内容1. 光电管特性研究（1）测定光电管的伏安特性。（2）测定光电管的光电特性。 2. 普朗克常数测定式（2）表明，截止电压是入射光频率的线性函数，因此，只要用实验测出不同频率光照射下光电管的截止电压与照射光频