2022年迈克尔逊干涉仪实验报告.docx

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1、精选学习资料 - - - - - - - - - 试验目的：1）学会使用迈克尔逊干预仪2）观看等倾、等厚和非定域干预现象3）测量氦氖激光的波长和钠光双线的波长差；试验仪器：氦氖激光光源、钠光灯、迈克尔逊干预仪、毛玻璃屏试验原理：1：迈克尔逊干预仪的原理：迈克尔逊干预仪的光路图如下图,光源 S 动身；的光经过称 45 放置的反面镀银的半透玻璃板 1P被分成相互垂直的强度几乎相等的两束光,光路1 通过 M 镜反射并再次通过 P 照耀在观看平面E 上,光路 2 通过厚度、折射率与 1P 相同的玻璃板 P 后由 M 镜反射再次通过 P 并由 P 反面的反射层反射照耀在观看平面 E上；图中平行于 M 的

2、 M 是 M 经 1P 反射所成的虚像, 即 1P 到 M 与 1P 到 M 的光程距离相等,故从 1P 到 M 的光路可用 1P 到 M 等价替代；这样可以认为 M 与 M 之间形成了一个空气间隙, 这个空气间隙的厚度可以通过移动 M 完成,空气间隙的夹角可以通过转变 M 镜或 M 镜的角度实现；当 M 与 M 平行时可以在观看平面 E 处观看到等倾干预现象,当 M 与 M 有肯定的夹角时可以在观看平面E 处观看到等厚干预现象；2：激光器激光波长测量原理：由等倾干预条纹的特点,当 =0 时的光程差 最大,即圆心所对应的名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页,共 4 页精选学习资料

3、 - - - - - - - - - 干 涉级别最高；转动手轮移动M1 ,当 d 增加时,相当于增大了和k 相应的 角 ,可以看到圆环一个个从中心“ 冒出” ；假设 d 减小时,圆环逐步缩小,最终“ 埋没” 在中心处；每“ 冒” 出或“ 缩” 进一个干预环,相应的光程差转变了一个波长, 也就是 M 与 M 之间距离变化了半个波长；假设将 M与 M 之间距离转变了 d 时,观看到N 个干预环变化,就 d=N. 2由此可测单色光的波长；3：钠光双线波长差的测定：在使用迈克尔逊干预仪观看低压钠黄灯双线的等倾干预条纹时,可以看到随着动镜 M 的移动,条纹本身显现了由清楚到模糊再到清楚的周期性变化,即反

4、衬度从最大到最小再到最大的周期性变化,利用这一特性, 可测量钠光双线波长差,对于等倾干预而言,波长差的运算公式为： =-. 22 .试验内容与数据处理：（1）观看非定域干预条纹 1通过粗调手轮打开激光光源, 调剂激光器使其光束大致垂直于平面反光镜 M 入射,取掉投影屏 E,可以看到两排激光点 2粗调手轮移动 M 镜的位置,使得通过分光板分开的两路光光程大致相等 3调剂 M 、M 镜后面的两个旋钮,使两排激光点重合为一排,并使两个最亮的光点重合在一起；此时再放上投影屏E,就可以看到干预条纹；4认真调剂M 、M 镜后面的两个旋钮,使M 与 M 平行,这时在屏上可以看到同心圆条纹,这些条纹为非定域条

5、纹；5转动微调手轮,观看干预条纹的外形、疏密及中心“ 吞”、“ 吐” 条纹随光程差转变的变化情形；名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页,共 4 页精选学习资料 - - - - - - - - - （2）测量 He-Ne 激光波长 1调整仪器的测量零点 2向同一个方向缓旋动微调手轮,当观看到条纹显著的涌出或缩进时,开始记录此时M 镜的位置m ；连续沿同一方向旋动微调手轮,条纹中心每“ 吞”或“ 吐” 100 条条纹记一次 h 值,连续记录十次, 并将数据记录在相应表格中,并运算出激光波长 及其误差3钠光双线波长差 的测定 1将光源换为钠灯,在钠光灯与 1P 之间放置一块磨砂玻璃,并

6、将投影屏 E 取下,通过分光板 A 直接观看干预条纹；2缓慢旋动微调手轮,观看钠灯产生的干预条纹的吞吐；3连续缓慢旋动微调手轮移动M 镜,观看到条纹的反衬度周期变化,记录条纹从不行见到下个不行见时 M 的位置 d 值,连续记录六次,讲数据记录在相应表格中,利用最小二乘法求出 数据处理 由最小二乘法可得到运算可得到波长 =659nm 误差为：d,运算钠光双线的波长差及其误差； .由最小二乘法可得到 2 .|632.8 - 659.0| 100% = 4.14%632.8运算可得到波长差误差为：名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页,共 4 页精选学习资料 - - - - - - -

7、- - |05967 - 0.6121| 100% = 2.58%0.5967试验分析争论与结论：本试验以迈克尔逊干预仪为主要工具,观看了激光的等倾干预和等厚干预,并依据等倾干预的特点,利用相关的公式测出了He-Ne激光的波长以及钠光双线的波长差,由于仪器精度的影响,试验存在肯定的误差,但在正常范畴内,精 度较高；在试验处理的时候假如不采纳最小二乘法也可采纳取平均值的方法,在 肯定程度上减小偶然误差的影响；1：在计量图像“ 吞” 下条纹时所移动的距离存在肯定的误差,所以试验中肯定 要当心谨慎,细盘的转动要慢；对反衬度的判定也不足够精确；2：大小鼓轮空转也会引起误差,所以每次测量必需沿同一方向旋转,不得中途 倒退；3：试验中的镜面只能大致的满意相互之间的几何关系,所以公式的推导有肯定 的误差,可在运算中加以适当的修正；本次试验整体来看测得的试验数据符合要求；结论：通过本次试验把握了迈克尔逊干预仪的使用,观看到了等倾干预、 等厚干预的现象、较为精确的测出试验室所用 He-Ne 激光的波长以及钠光双线的波长 差；参考文献： 1：李朝荣、徐平、唐芳、王慕兵；基础物理试验【M 】,北京航空航 天高校出版社；2：张三慧主编高校物理学,清华高校出版社；名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页,共 4 页