迈克尔逊干涉仪2011.ppt

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1、注意：1.请大家先预习，对照教材熟悉一下仪器名称。不要乱动仪器，不要对仪器通电。2.实验报告直接交到做实验室。迈克尔逊干涉仪迈克尔逊干涉仪大学物理实验彭延东背景背景 迈迈迈迈克克克克尔尔尔尔逊逊逊逊干干干干涉涉涉涉仪仪仪仪是是是是1883188318831883年年年年美美美美国国国国物物物物理理理理学学学学家家家家迈迈迈迈克克克克尔尔尔尔逊逊逊逊和和和和莫莫莫莫雷雷雷雷合合合合作作作作，为为为为研研研研究究究究“以以以以太太太太”漂漂漂漂移移移移而而而而设设设设计计计计制制制制造造造造出出出出来来来来的的的的精精精精密密密密光光光光学学学学仪仪仪仪器器器器。它它它它是是是是利利利利用用用用分

2、分分分振振振振幅幅幅幅法法法法产产产产生生生生双双双双光光光光束束束束以以以以实实实实现现现现干干干干涉涉涉涉。在在在在近近近近代代代代物物物物理理理理和和和和近近近近代代代代计计计计量量量量技技技技术术术术中中中中，如如如如在在在在光光光光谱谱谱谱线线线线精精精精细细细细结结结结构构构构的的的的研研研研究究究究和和和和用用用用光光光光波波波波标标标标定定定定标标标标准准准准米米米米尺尺尺尺等等等等实实实实验验验验中中中中都都都都有有有有着着着着重重重重要要要要的的的的应应应应用用用用。利利利利用用用用该该该该仪仪仪仪器器器器的的的的原原原原理理理理，研研研研制制制制出出出出多多多多种专用干涉

3、仪。种专用干涉仪。种专用干涉仪。种专用干涉仪。一一、实验目的实验目的了了了了解解解解迈迈迈迈克克克克尔尔尔尔逊逊逊逊干干干干涉涉涉涉仪仪仪仪的的的的结结结结构构构构和和和和干干干干涉涉涉涉条条条条纹纹纹纹的的的的形形形形成成成成原理。原理。原理。原理。学会迈克尔逊干涉仪的调整和使用方法。学会迈克尔逊干涉仪的调整和使用方法。学会迈克尔逊干涉仪的调整和使用方法。学会迈克尔逊干涉仪的调整和使用方法。通过观察实验现象，加深对干涉原理的理解。通过观察实验现象，加深对干涉原理的理解。通过观察实验现象，加深对干涉原理的理解。通过观察实验现象，加深对干涉原理的理解。观察等倾干涉条纹，测量激光的波长。观察等倾干

4、涉条纹，测量激光的波长。观察等倾干涉条纹，测量激光的波长。观察等倾干涉条纹，测量激光的波长。二二、实验仪器实验仪器迈克尔逊干涉仪迈克尔逊干涉仪迈克尔逊干涉仪迈克尔逊干涉仪He-NeHe-Ne激光器激光器激光器激光器扩束镜扩束镜扩束镜扩束镜光屏光屏光屏光屏二、实验仪器二、实验仪器迈克尔逊干涉仪迈克尔逊干涉仪迈克尔逊干涉仪迈克尔逊干涉仪 定镜定镜M2 动镜动镜M1 分光板分光板G1补偿板补偿板G2观察屏观察屏水平螺栓水平螺栓垂直螺栓垂直螺栓粗调鼓轮粗调鼓轮微调鼓轮微调鼓轮读数窗读数窗三、实验原理三、实验原理单单色色光光源源定定镜镜 动镜动镜与与 成成 角角补偿板补偿板 分光板分光板 移动导轨移动导

5、轨扩束镜扩束镜1 1、光路图、光路图、光路图、光路图三、实验原理三、实验原理定定镜镜 动镜动镜单单色色光光源源 的像的像 在迈克尔逊干涉仪中产生的干涉相当于厚度为在迈克尔逊干涉仪中产生的干涉相当于厚度为d的空气的空气薄膜所产生的干涉，当薄膜所产生的干涉，当M1与与M2垂直时，可以观察到垂直时，可以观察到等倾等倾干涉干涉条纹。中心处两束相干光的条纹。中心处两束相干光的光程差为：光程差为：三、实验原理三、实验原理 两相干光束在空间完全分开，并两相干光束在空间完全分开，并可用移动反射镜的方法改变两光束可用移动反射镜的方法改变两光束的光程差。的光程差。若中心处为明条纹，则若中心处为明条纹，则若改变若改

6、变反射镜的位置，反射镜的位置，使中使中心仍为明条纹，则心仍为明条纹，则只要测出干涉仪中只要测出干涉仪中M1移动的移动的距离距离d，并数出相应的，并数出相应的“吞吞吐吐”环数环数k，就可求出，就可求出。2 2、波长测量原理、波长测量原理、波长测量原理、波长测量原理1 1、调节迈克尔逊干涉仪、调节迈克尔逊干涉仪初初 始始 位位 置置：定定 镜镜：后 面 的 三 颗 螺 钉 以 及 水 平 和 竖 直 螺 栓 半 松 半 紧；动镜动镜：转动粗调手轮，使其停在30-40mm处。调调激激光光器器：移开扩束镜，开 He-Ne激光器，调节激光器高低及位置，使激光束沿垂直定镜方向照射分光板。调调垂垂直直：屏上

7、会出现两组亮点,调节定镜M2背面的三个螺钉，使两组亮点中最亮的两个点重合，此时M1和M2大致垂直。（重合亮点中有闪烁现象）形形成成干干涉涉条条纹纹：将扩束镜放在激光器和干涉仪之间，调节扩束镜的高低及位置，使发散光束均匀照亮分光板，观察屏上是否出现干涉条纹。若只看到一大片红色光斑，无干涉条纹，则重复2,3。微调微调：若视场内有干涉条纹出现，微调定镜的三个螺钉，使视场内干涉条纹曲率变大，直至出现同心圆环。若条纹较多（少），可转动粗动手轮改变动镜的位置，直至看清3-6条条纹。调节定镜座下的水平和竖直螺栓，使同心圆环圆心移至视场中央。6转动微动手轮，使动镜M1前后平移，可看到条纹的“冒出”或“缩进”。

8、四、实验内容四、实验内容四、实验内容四、实验内容四、实验内容四、实验内容四、实验内容四、实验内容2 2、观察干涉图样并测量激光的波长、观察干涉图样并测量激光的波长(1)转转动动微微调调手手轮轮，观观察察到到条条纹纹均均匀匀地地“冒冒出出”或或“缩缩进进”后后才才能能开开始始测测量量。记记下下动动镜镜位位置置的的初初始始读读数数d d1 1，转转动动微微动动手手轮轮,每每当当“冒冒出出”或或“缩缩进进”N=50N=50个个圆圆环环时时记记下下d di i，连连续续记记录录1010个个d di i值（值（d d1 1 d d1010）。动镜的位置动镜的位置动镜的位置动镜的位置d d1 1d d2

9、2d d3 3d d4 4d d5 5d d6 6d d7 7d d8 8d d9 9d d1010d di id di i5 5d di i用逐差法求用逐差法求 ，并与标准值（并与标准值（0=632.8nm）比较，计算相对误差。）比较，计算相对误差。用逐差法处理数据用逐差法处理数据动镜的位置动镜的位置动镜的位置动镜的位置d d1 1d d2 2d d3 3d d4 4d d5 5d d6 6d d7 7d d8 8d d9 9d d1010d di id di i5 5d di i四、实验内容四、实验内容主尺主尺粗调鼓轮粗调鼓轮读数窗口读数窗口微调鼓轮微调鼓轮最后读数为：最后读数为：33.5

10、2246mm33.52246mm迈克尔逊的迈克尔逊的读数系统读数系统:.四、实验内容四、实验内容五五、注意事项注意事项激光不能激光不能直射入眼直射入眼。迈迈克克尔尔逊逊干干涉涉仪仪是是精精密密光光学学仪仪器器，各各光光学学表表面面必必须须保保持持清清洁洁，严严禁禁用用手手触触摸摸；调调整整时时必必须须仔仔细细、认认真真、小小心心，严严禁禁用力过度，损坏仪器。用力过度，损坏仪器。测测量量开开始始：为为了了避避免免引引入入空空程程误误差差，应应将将手手轮轮按按原原方方向向转转几圈，直到干涉条纹开始均匀移动后，才可测量。几圈，直到干涉条纹开始均匀移动后，才可测量。测测量量过过程程中中：为为了了避避免免回回程程误误差差，微微调调手手轮轮必必须须单单一一方方向向转动转动，严禁倒转。，严禁倒转。实验报告要求内容完整，并在正规报告纸上书写。实验报告要求内容完整，并在正规报告纸上书写。实实验验完完毕毕，将将激激光光器器的的开开关关关关掉掉（电电源源插插头头不不需需要要拔拔），整理仪器，一切复位。将凳子放在靠近桌子的底下。整理仪器，一切复位。将凳子放在靠近桌子的底下。