2024年大学物理实验 报告实验报告23 迈克尔逊干涉实验

试验汇报23迈克尔逊干涉试验一试验目的理解迈克尔逊干涉仪的构造；掌握迈克尔逊干涉仪的构造；观测光的等倾干涉現象并掌握波長的措施；掌握逐差法处理数据。二试验仪器He-Ne激光器、扩束透镜、迈克尔逊干涉仪三试验原理迈克尔逊干涉仪的光學系统如图。它由分光板G、赔偿板H、定反射镜M1和動反射镜M2构成。M1和M2互相垂直，分光板和赔偿板是一對材料和外型完全相似的平板光學玻璃，它們互相平行并分别和M1、、M2成大体45度夹角，分光板的次数不一样引起的光程差。来自點光源（或扩展光源）的光，入射到分光板上，分為强度相似的光线“1”和光线“2”的相干光，并分别由M1和M2反射後投射到光屏上（對于扩展光源用眼睛正對著观测）产生干涉現象。由于M1和M2垂直，可以等价地當作M2的虚象和M1形成一种厚度d為的空气隙，d的大小随M2的位置变化而变化，因此两光线的光程差可由下式确定：（1）式中iˊ為光线“1”對M2的入射角。當d一定期，Δ由iˊ确定，iˊ相似的方向上光程差相等，形成了等倾干涉条纹。且满足：k=0、1、2、3……（2）呈亮条纹：k=0、1、2、3……（3）呈暗条纹。条纹呈明暗相间的同心环，這和牛顿环干涉条纹相似，但不一样的是本同心环外侧干涉级别低，越靠圆心干涉级别越高。圆心干涉级别最高。現分析一下（2）式。對于第级亮条纹，有：（4）當d增大時，為了保证（4）式仍成立ik‘必须也增大，即k级亮条纹往外扩大，反之，減小時，ik‘也必须減小，k级亮条纹往内缩小。尤其地考虑iˊ=0（即圆心）处。满足：（5）時為亮条纹。那么，d增大時，中心亮条纹的级别K增大，中心往外冒出亮条纹，d減小時，中心亮条纹级别減小，亮条纹往中心收進。每當d变化時，中心处就冒出或收進一种干涉条纹。當d变化時，中心处就冒出或收進n個干涉条纹。根据這种現象，可以测定光波波長。假设動镜M2原在位置D1上，現移動M2的位置，同步观测并计算中心亮条纹冒出或收進的数目，當M2移至位置D2時，對应地冒出或收進的亮条纹数目N。就有：（6）四、试验环节移開扩束透镜，打開激光器電源使出射激光，调整激光方向使入射光与反射光重叠。观测由M1和M2反射到屏上或墙上的两组光點，反复调整背面三個螺丝，使M1反射的光點和M2反射的光點一一對应重叠。把扩束透镜置于激光束中使激光扩束後投射到分光板上，调整光照位置直到观测到屏上有同心圆。转動微動手轮观测干涉图样的变化状况，顺時针或反時针转動，观测干涉图样中心冒出或收入的状况。五、数据记录及处理NDN(mm)MDM(mm)DM-DN(mm)1044.9945541044.866920.127636044.9783546044.851090.1272611044.9624251044.835250.1271316044.9465556044.819580.1269721044.9307261044.803700.1270226044.9145066044.787650.1268531044.8986571044.771750.1269036044.8828076044.755850.12695；S=2.384×10-4；SC8=4.44×10-4經查0.12763是壞值，剔除它；重新算平均值：；S‘=1.31×10-4；S‘C7=2.36×10-4經查0.12726是壞值，剔除它；重新算平均值：；S″=8.93×10-5