[2017年整理]北航迈克尔逊干涉仪研究性实验报告.docVIP

北航基础物理实验研究性报告——迈克尔逊干涉实验 基础物理实验研究性报告 迈克尔逊干涉实验 作者姓名 刘品 学号所在院系 自动化科学与电气工程学院 攻读专业 自动化专业 2012年12月11日 目录 摘要1 Abstract 1 1 实验原理2 1.1迈克尔逊干涉仪的光路2 1.2单色点光源的非定域干涉条纹2 1.2单色点光源的非定域干涉条纹3 1.3迈克尔逊干涉仪的机械结构4 2 实验仪器 5 3 实验主要步骤5 3.1迈克尔逊干涉仪的调整5 3.2点光源非定域干涉条纹的观察与测量5 3.3数据处理 5 4 实验数据处理 5 4.1实验数据记录 5 4.1实验数据记录 6 4.2用逐差法处理数据 6 4.3计算不确定度 6 4.3计算不确定度 7 5 误差来源分析 7 6 实验经验总结 8 6.1对d的值选取问题 8 6.2起始位置的选取 8 6.3调节技巧 8 6.4干涉图样不圆整、不规则8 7 实验的改进方案 9 7.1实验计数系统改进 9 7.2激光器的改进9 7.3实验环境的改进9 8 实验感想与收获 9 9 对本学期基础物理学实验的体会和建议 10 PAGE \* MERGEFORMAT PAGE \* MERGEFORMAT 3 摘要 通过迈克尔逊干涉仪观察光的分振幅干涉现象，采集数据并进行处理，计算出所测激光的波长，并对计算结果的不确定度进行仔细的分析。根据实验数据对误差来源进行了定量分析，同时总结了实验仪器调节的经验与方法。最后，根据自身的实验经历对实验的改进提出建设性的意见。 关键词：迈克尔逊干涉；波长；误差；实验改进。 Abstract By Michelson interferometer observation light amplitude split tine interference phenomenon, data collection and processing, calculated from the measured laser wavelength, and the calculation results of the uncertainty of the careful analysis. According to the experimental data, the error source of quantitative analysis, and summarizes the experience and methods of experimental instrument regulation. Finally, according to our own practical experiences, we give out the improvement for the experiment of constructive views. Key words: Michelson interferometer; wavelength; error; experiment improvement. 1 实验原理 1.1迈克尔逊干涉仪的光路 迈克尔逊干涉仪的光路如图1所示，从光源S发出的一束光射在分束板G1上，将光束分为两部分：一部分从G1的半反射膜处反射，射向平面镜M2；另一部分从G1透射，射向平面镜M1。因G1和全反射平面镜M1、M2均成45°角，所以两束光均垂直射到M1、M2上。从M2反射回来的光，透过半反射膜；从M1反射回来的光，为半反射膜反射。二者汇集成一束光，在E处即可观察到干涉条纹。光路中另一平行平板G2与G1平行，其材料及厚度与G1完全相同，以补偿两束光的光程差，称为补偿板。 图 1 迈克尔逊干涉光路 反射镜M1是固定的，M2可以在精密导轨上前后移动，以改变两束光之间的光程差。M1，M2的背面各有3个螺钉用来调节平面镜的方位。M1的下方还附有2个方向相互垂直的拉簧，松紧它们，能使M1支架产生微小变形，以便精确 图 1 迈克尔逊干涉光路 在图1所示的光路中，M1’是M1被G1半反射膜反射所形成的虚像。对观察者而言，两相干光束等价于从M1’和M2反射而来，迈克尔逊干涉仪所产生的干涉花纹就如同M2与M1’之间的空气膜所产生的干涉花纹一样。若M1’与M2平行，则可视作折射率相同、厚度相同的薄膜（此时的为等厚干涉）；若M1’与M2相交，则可视作折射率相同、夹角恒定的楔形薄膜。 1.2单色点光源的非定域干涉条纹 如图2所示，M2平行M1’且相距为d。点光源S发出的一束光，对M2来说，正如S’处发出的光一样，即SG=S’G；而对于在E处观察的观察者来说，由于M2的镜面反射，