迈克尔逊干涉仪实验

迈克尔逊干涉仪实验Michelsoninterferometerexperiment报告人：罗XX指导教员：单位：摘要：了解迈克尔逊干涉仪的结构和工作原理，掌握其调整方法；用迈克尔逊干涉仪观察等倾干涉及白光干涉现象并测量玻璃折射率。关键字：等倾干涉、波长、折射率。Abstract:UnderstandthestructureandworkingprincipleofMichelsoninterferometer,tomasteritsadjustmentmethod;useMichelsoninterferometerobservationisoclinicdryinvolvingwhitelightinterferencephenomenon，MeasuringGlassrefractiveindex.Keywords:Isoclinicinterference、hewavelength、Therefractiveindex。实验仪器迈克尔逊干涉仪的构造迈克尔逊干涉仪的构造如图1。其主要由精密的机械传动系统和四片精细磨制的光学镜片组成。和是两块几何形状、物理性能相同的平行平面玻璃。其中的第二面镀有半透明铬膜，称其为分光板，它可使入射光分成振幅（即光强）近似相等的一束透射光和一束反射光。起补偿光程作用，称其为补偿板。和是两块表面镀铬加氧化硅保护膜的反射镜。是固定在仪器上的，称其为固定反射镜，装在可由导轨前后移动的拖板上，称其为移动反射镜。迈克尔逊干涉仪装置的特点是光源、反射镜、接收器（观察者）各处一方，分得很开，可以根据需要在光路中很方便的插入其它器件。和镜架背后各有三个调节螺丝，可用来调节的倾斜方位。这三个调节螺丝在调整干涉仪前均应先均匀地拧几圈（因每次实验后为保证其不受应力影响而损坏反射镜都将调节螺丝拧松了），但不能过紧，以免减小调整范围。同时也可通过调节水平拉簧螺丝与垂直拉簧螺丝使干涉图像作上下和左右移动。而仪器水平还可通过调整底座上三个水平调节螺丝来达到。图11——主尺 2——反射镜调节螺丝 3——移动反射镜4——分光板 5——补偿板 6——固定反射镜7——读数窗 8——水平拉簧螺钉 9——粗调手轮10——屏 11——底座水平调节螺丝确定移动反射镜的位置有三个读数装置：主尺——在导轨的侧面，最小刻度为毫米，如图：读数窗——可读到0.01mm，如图：带刻度盘的微调手轮，可读到0.0001mm，估读到10mm二、实验原理从扩展光源S射来的光在G1处分成两部分，反射光⑴经G1反射后向着M2前进，透射光⑵透过G1向着M1前进，这两束光分别在M2、M1上反射后逆着各自的入射方向返回，最后都达到E处。因为这两束光是相干光，因而在E处的观察者就能够看到干涉条纹。由M1反射回来的光波在分光板G1的第二面上反射时，如同平面镜反射一样，使M1在M2附近形成M1的虚像M因而光在迈克尔逊干涉仪中自M2和M1的反射相当于自M2和M1′的反射。由此可见，在迈克尔逊干涉仪中所产生的干涉与空气薄膜所产生的干涉是等效的。当M2和M1′平行时(此时M1和M2严格互相垂直)，将观察到环形的等倾干涉条纹。一般情况下，M1和M2形成一空气劈尖，因此将观察到近似平行的干涉条纹(等厚干涉条纹)。实验步骤1、接通电源，打开氦氖激光器预热几分钟后，使激光束经过分光板中心、补偿板中心透射到反射镜中心上。然后调节后面三个螺丝，使光点反射像返回到光阑上并与小孔重合。再调从后表面反射到的光束，调节后面三个螺丝，使其反射光到达后表面时恰好与的反射光相遇(两光点完全重合)，同时两反射光在光阑的小孔处也完全重合。这样和就基本上垂直即和互相平行了。竖起毛玻璃屏，在屏上就可看到非定域的圆条纹。2. 转动手轮使在导轨上移动，观察条纹变化情况，直到条纹有均匀的“冒”出或“缩”进现象，记录的初始位置，3. 移动以改变，记下“冒”出或“缩”进的条纹数，利用(2)式即可算出。每累进50条读取一次数据，连续取10个数据，应用逐差法加以处理，写出结果表达式。4. 关闭氦氖激光器电源，整理仪器。四、实验数据与结果“冒进”或“缩进”的条纹数ΔM2的位置读数d（cmM2移动的距离∆d（cmλ=20.00658850d0=∆d0=d550d1=∆d1=d650d2=∆d2=d750d3=∆d3=d850d4=∆d4=d950d5=Vd=0.0823550d6=50d7=50d8=50d9=氦氖激光器波长：λ=6578五、玻璃折射率当光通过折射率为n、厚度为l的均匀透明介质时，其光程比通过同厚度的空气要大2l（n-1）。

此时，若将2M镜向A板方向移动一段距离2l（n-1），则1、2两光束在相遇时的光程差又恢复至原样，这样，干涉的中央条纹将重新出现在视场中央。这时

d=l（n-1）所以

n=d/l+1，测出2M镜前移的距离d，如已知薄玻璃片的折射率n，则可求其厚度l；反之，如已知玻璃片的厚度l，则可求出其折射率n。1、测定玻璃板的厚度测量次数12345平均值玻璃板厚度（mm）读数1.0561.0551.0541.0531.0571.055校正值-0.045测量值1.1011.1001.0991.0981.1021.1002、测定等厚干涉时镜的位置的读数和测量次数12345无玻璃时（mm）42.7995442.8005642.8021542.8091142.81130有玻璃时（mm）42.