大学物理实验报告-迈克尔逊干涉仪实验

迈克尔逊干涉仪创建人：物理实验室

总分：100得分：一、实验目的与实验仪器

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分，得

分实验目的：1、了解迈克尔逊干涉仪的原理并掌握调节方法。2、观察等倾干涉，等厚干涉的条纹。3、测定He—Ne激光的波长。实验仪器：1.迈克耳孙干涉仪2.Na光源3.He-Ne激光器4.短焦透镜二、实验原理

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分，得

分1．迈克耳孙干涉仪的结构和原理：迈克耳孙干涉仪的原理图如图1所示，A和B为材料、厚度完全相同的平行板，A的一面镀上半反射膜，、为平面反射镜，是固定的，和精密丝杆相连，使其可前后移动，最小读数为mm，可估计到mm，和后各有几个小螺丝可调节其方位。图1

迈克耳孙干涉仪的原理图光源S发出的光射向A板而分成(1)、(2)两束光，这两束光又经和反射，分别通过A的两表面射向观察处O，相遇而发生干涉，B作为补偿板的作用是使(1)、(2)两束光的光程差仅由、与A板的距离决定。由此可见，这种装置使相干的两束光在相遇之前走过的路程相当长，而且其路径是互相垂直的，分的很开，这正是它的主要优点之一。从O处向A处观察，除看到镜外，还可通过A的半反射膜看到的虚像2’，与镜所引起的干涉，显然与、引起的干涉等效，和形成了空气“薄膜”，因不是实物，故可方便地改变薄膜的厚度(即和的距离)，甚至可以使和重叠和相交，在某一镜面前还可根据需要放置其他被研究的物体，这些都为其广泛的应用提供了方便。三、实验内容和步骤

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分，得

分1、调节He—Ne激光器和迈克尔逊干涉仪的相对位置，使光束分别大致照在M1和M2的中央；调节激光器或干涉仪底座的螺丝，使从M1反射的光点返回激光出射处，此时M1与它的入射光大致垂直。从M1反射的光点有三点，应使其中最亮的一点返回激光出射处。2、调节M2后的三个螺丝，使M2反射的光点也返回激光出射处，此时M2也与它的入射光大致垂直，并与M1大致垂直。在观察屏处观察，两个最亮的光斑应互相重合。3、在激光器前放一个短焦距透镜，使光束扩大而能大致照亮整个反射镜。于是在观察屏上应可看到干涉条纹。如果未调好，就再仔细缓慢地调节M2的两个微动螺丝，使M1和M2严格垂直。4、转动干涉仪的粗调手轮C，使M1镜前后移动，可以在屏上观察到干涉环纹自中心一个个地冒出，或一个个地陷入。仔细调节水平、垂直拉簧螺钉，使干涉条纹呈圆环状。5、调节粗调手轮与微调手轮刻度相匹配，沿同一方向转动微调手轮，当有圆形条纹“冒”出或“陷”入时，将微调手轮沿原方向调至零，再调粗调手轮。6、在视场中有若干圆条纹的情况下，微调M1，使条纹“冒”出或“陷”入50个，记下M1的位置d，连续测量10次。7、用逐差法计算，用公式（4）计算He—Ne激光的波长。四、数据记录与处理总分值：40分

得分1.移动动镜，每冒出或陷入30个条纹记一次动镜位置，记6次，即冒出或陷入180个条纹。数据填入下表。（15分）次数0123456环数0306090120150180/mm30.5012330.5115430.5209930.5304530.5405530.5503530.56022

2.采用逐差法，看条纹冒出或陷入90个对应的厚度改变。（10分）0.02977mm0.02936mm0.02901mm平均值0.02938mm3、求出He-Ne激光的平均波长（5分）652.89nm4、计算测量误差（10分）5.78nm658.67nm或647.11nm五、思考题（总分10分）1、He-Ne激光波长时，要求n尽可能大，为什么？对测得的数据应采用什么方法进行处理？（5分）n越大则所测得的波长的精确度就越高;采用逐差法。2、如果把干涉仪中的补偿板B去掉，会影响到哪些测量？哪些测量不受影响？（5分）补偿板可以起到消除色差和补偿光程的作用，然后补偿板B的作用是使得光程差仅仅由M1，M2的位置所决定，所以当去掉B之后，此时光程差就会额外受到平行板的厚度，倾角，折射率等因素的影响。因此，去掉补偿板B会影响各个刻度的测量，而对圆环数没有影响。六、结论及误差分析（总分10分）结论：通过此次实验，使得自己更加熟练地掌握了迈克耳孙干涉仪的使用，同时也观察到了干涉，等厚干涉的现象，并且比较准确的测得了实验室He-Ne激光的波