迈克尔逊干涉仪的调整和使用预习报告.doc

院（系）名称 物理系 班别 姓名 专业名称 学号 实验课程名称 普通物理实验 实验项目名称 迈克尔逊干涉仪的调整和使用 2、学会迈克尔逊干涉仪的调整和使用方法。 内容包含：实验目的、实验原理简述、实验中注意事项、实验预习中的问题探讨 一、实验目的 1、了解迈克尔逊干涉仪的结构和干涉花样的形成原理 2、学会迈克尔逊干涉仪的调整和使用方法。观察等倾干涉条纹，测量待测光波波长。 二、实验原理简述 迈克尔孙干涉仪原理图如图35-1所示，在图中：S为光源，G1为半镀银板（使照在上面的光线既能反射又能透射，而这两部分光的强度又大致相等），G2为补偿板，材料与厚度均与G1板相同，且与G1板平行。M1、M2为平面反射镜。 光源S发出的He-Ne激光经会聚透镜L扩束后，射向G1板。在半镀银面上分成两束光：光束（1）受半镀银面反射折向M1镜，光束（2）透过半镀银面射向M2镜。二束光仍按原路反回射向观察者E（或接收屏）相遇发生干涉。 G2板的作用是使（1）、（2）两光束都经过玻璃三次，其光程差就纯粹是因为M1、M2镜与G1板的距离不同而引起。 由此可见，这种装置使相干的光束在相干之前分别走了很长的路程，为清楚起见，光路可简化为如图2 所示，观察者自E处向G1板看去，直接看到M2镜在G1板的反射像，此虚像以M 2(表示。对于观察者来说，M1、M2镜所引起的干涉，显然与M1、M2(之间的空气层所引起的干涉等效。因此在考虑干涉时，M 1、M 2(镜之间的空气层就成为仪器的主要部分。本仪器设计的优点也就在于M 2(不是实物，因而可以任意改变M1、M2(之间的距离——可以使M 2(在M 1镜的前面或后面，也可以使它们完全重叠或相交。 1. 等倾干涉 当M 1、M 2(完全平行时，将获得等倾干涉，其干涉条纹的形状决定于来自光源平面上的入射角i（如图35-3所示），在垂直于观察方向的光源平面S上，自以O点为中心的圆周上各点发出的光以相同的倾角，入射到M 1、M 2(之间的空气层，所以它的干涉图样是同心圆环，其位置取决于光程差(L。 从图3 看出： (1) 当 2ecos= k(（k=1，2，3，…） 时看到一组亮圆纹。相邻两条纹的角距离为： (2) 当眼盯着第K级亮圆纹不放，改变M1与M2(的位置，使其间隔e增大，但要保持2ecosik=K(不变，则必须以减小cosik来达到，因此ik必须增大——这就意味着干涉条纹从中心向外“冒出”。反之当e减小，则cosik必然增大，这就意味着ik减小，所以相当于干涉圆环一个一个地向中心“缩进”。在圆环中心ik= 0，cosik=1，故 2e = k( 则 (3) 可见，当M1与M2(之间的距离e增大（或减小）时，则干涉条纹就从中心“冒出”（或向中心“缩进”）一圈。如果在迈克尔孙干涉仪上测出M(2始末两态的位置，即可求出 M2(走过距离，同时数出在这期间干涉条纹变化（冒出或缩进）的圈数，则可以计算出此时光波的波长(： （4） 三、实验中注意事项 1、注意在测量过程中，微动手轮要保持单方向转动，不要中途反转，以免引进回程误差。 四、实验预习中的问题探讨 1、用扩展光源通过毛玻璃上的三角形（标志物）照射迈克尔逊干涉仪时，为什么可看到两对三角形像？ 2、观察面光源的等倾干涉条纹时，为什么圆环中心随视线的移动而移动？ 3、用钠灯做光源时，为什么会出现识见度为零的现象？ ? 2 M E ??? 图2 迈克尔孙干涉仪简化光路图 ? 2 M E (1) G1 活动镜 补偿板 分束板 图 1 迈克尔孙干涉仪原理图