实验三 用迈克耳逊干涉仪测波长实验讲义2

1、实验三迈克尔逊干涉仪测波长一、实验目的1、巩固迈克耳逊干涉仪的调节和使用方法；2、应用迈克耳逊干涉仪测定氦氖激光器的波长。二、实验仪器迈克耳逊干涉仪、氦氖激光器、扩束镜、升降台等。三、实验原理1、迈克尔逊干涉仪的原理-L k必一虬图1迈克尔逊干涉仪原理图迈克尔逊干涉仪的工作原理如图1所示，其中P1的第二面上涂有半反半透膜，能够将 入射光分成振幅几乎相等的反射光1、透射光2，所以与称为分光板（又称为分光镜）。1 光经M1反射后由原路返回再次穿过分光板P1后成为1光，到达观察点E处；2光被M2 反射后按原路返回，在P1的第二面上形成2光，也被返回到观察点E处。由于1光在到达 E处之前穿过P1三次，

2、而2光在到达E处之前穿过P1 一次，为了补偿1、2两光的光程差， 便在M2所在的臂上再放一个与P1的厚度、折射率严格相同的P2平面玻璃板，满足了 1、 2两光在到达E处时无光程差，所以称P2为补偿板。由于1、2光均来自同一光源S，所 以两光是相干光。M2通过P1的第二面，在M1的附近（上部或下部）形成一个平行于M1 的虚像M2，因而，在迈克尔逊干涉仪中，自MM2的反射相当于自M、M2的反射。 也就是，在迈克尔逊干涉仪中产生的干涉相当于厚度为d的空气薄膜所产生的干涉。2、等倾干涉原理I心w侦I 炊件I如图2所示，波长为入的光束y经间隔为d的上下两平面M2和M反射，反射后的 光束分别为y1和y2。

3、设y1经过的光程为1，y2经过的光程为l+A即为这两束光的光程 差(A广AB + BD)，如果入射角为。，则= 2dcosO，当 =2dcos0 = kA 时，为亮纹A =2d cos0 =(2k +1)A /2 时，为暗纹(1)其中k为整数，称干涉级序数，与某条干涉条纹对应.当m2、M上下表面平行时，可以观察到明暗相间的圆形条纹，这种干涉叫等倾干涉。 M2镜每移动(增加或减少)A /2距离，视场中心就“吐出”一个环纹或“吞进”一个环纹。 视场中干涉条纹变化或移过的数目N与M2移动距离乙d间的关系是：d = N X TOC o 1-5 h z 2(2)上式表明，已知M2移动的距离Ad，并记录在

4、实验时只要数出“涌出”或“陷入”的条纹 个数N，就可确定光的波长。2Ad人=N(3)四、实验内容及步骤仪器的调整点亮氦氖激光器，取下扩束镜，使激光束经分光板P1分束，由M、M2反射后， 照射在E处的与光路垂直放置的观察屏(毛玻璃)上，即呈现两组分立的光斑。调节M、M2两镜后面的螺丝，以改变MM2镜面的方位，使屏上两组光点完全 重复。装上扩束镜，屏上即可出现干涉条纹。（4）缓慢细心地调节M1镜旁的微调螺旋，使条纹成同心圆环干涉图样。2.测He-Ne激光的波长（1）慢慢地转动微动手轮，可以在毛玻璃屏上看到中心条纹向外一个个冒出（或缩入中 心）。（2）开始计数前，记录M2镜的位置读数号。（3）继续转

5、微动手轮（必要时也可旋动粗调手轮，但必须同向转动），数到条纹向外 冒出50个时（或向中心缩入），停止转动，再记录M2镜的位置读数d2。重复上述测量六次，将全部数据记于测氦一氖激光波长数据表中。五、实验数据及结果1、测氦氖激光波长数据表次数d1 (mm)d2 (mm)d =1 d 2 -叩(mm)X=2Ad/50(A0)1234562、测得He-Ne激光波长平均值： _厂=1/6 X =He-Ne激光波长公认值（或称标准值）：6328A。3、绝对误差：人=1公认值-测量值1=1 6328 -兀1=4、相对误差：相对误差=|公认值测量值1 x 100% = 公认值六、注意事项不能用手触摸各光学元件。在调节和测量过程中，一定要非常细心和耐心，粗动手轮，特别是微动手轮要缓慢、均 匀转动。为了防止引进螺距差，每次测量必须沿同一方向旋转手轮（粗动或微动），不得中途倒 退。不能用眼睛直接观看未扩束的激光束。激光管上有高压，防止触电。七、思考题1、怎样利用干涉条纹的“涌出”和“陷入”来测