迈克尔逊干涉仪习题.doc.doc

填空题 1．迈克尔逊干涉仪是用＿分振幅＿的方法获得双光束干涉的仪器。它的主要特点是：两相干光束分离得很开；光程差的改变可以由＿移动一个反射镜＿（或在一光路中加入另一种介质）得到。 2．迈克尔逊干涉仪中可动平面镜M1位置从＿毫米数从仪器左侧米尺上读出，毫米以下的尾数由大转轮上方的读书窗口和右侧的微动鼓轮上读出＿＿读出？各最小读数分别为＿100mm、10-2mm、10-4mm＿＿？末位有效数字的单位是10-5mm，估读数据。 3．迈克尔逊干涉仪可用来精确测量单色光波长。调整仪器，使得观察到单色面光源照明下产生的等倾干涉圆条纹。如果把可动臂移动了mm，这时条纹移动了个，则单色光波长为。 4．在迈克尔逊干涉仪的一个臂中插入长度为L的小气室，使小气室的气压变化，从而使气体折射率改变，引起干涉条纹“吞”或“吐”条，则得=。 问答题 1. 何谓非定域干涉？何谓定域等倾干涉？获得它们的主要条件是什么？ 迈克尔逊干涉仪实验的原理:当M1⊥M2,即M1∥M2′产生等倾干涉,当M1 与M2′ 有微小夹角α角时,产生等厚干涉。实际上,等倾干涉和等厚干涉都有定域和非定域之 区别,等厚干涉只有当M1 M′2中心的空气层厚度d = 0 时才能产生。 单色点光源S发出的光经M1、M2′反射后在E处发生的干涉，相当于两个相距2d 的虚光源S1、S2′ 发出光的干涉。因二光在S1、S2′ 轴线方向及其附近区域处处相干,所以,干涉是非定域的,且成实像。干涉条纹取决于M1 M2′之间的空气层的厚度d 及其夹角α。 产生定域干涉的光源是单色扩展光源,如钠光灯、低压汞灯等。在实验中常采取将 He-Ne 激光光源变为扩展光源的办法。经M1、M2′ 反射后的光干涉成虚像。定域干涉在观察和接收时,与非定域干涉有所不同,主要表现为眼睛直接观察时的“条纹移动感”和用屏接收时的位置局限性。对于等倾干涉,经M1 M2′反射后的发散光线,其干涉条纹定位于无穷远。当用眼睛直接观察时,由于眼睛的晃动,致使入射角θ为0的光线的反射点的位置改变,而致圆环中心移动。当用屏接收时,只有屏在透镜的焦平面及其附近时,才能观察到较清晰的干涉条纹,在其它位置则不能接收到干涉条纹。 2. 干涉仪读数系统如何“调零”？如何防止引入“空程差”？ 因为转动微调手轮时，粗调手轮随之转动，但在转动粗调手轮时微调手轮并不随着转动，因此为使读数指示正确，需要调节测微尺的零点。方法是将微调手轮沿某一方向（如逆时针方向）旋转至零，然后以同方向转动粗调手轮对齐读数窗口中的某一刻度，以后测量时使用微调手轮须以同一方向转动。微调手轮有反向空程，实验中如需反向转动，要重新调节零点。 3. 数干涉条纹时，如果数错了一条，会给这次测量波长值带来多大的误差？ 因为，当干涉条纹“吞”或“吐”的数目数错了一条（多数或少数）时，，多数一条：，给波长值测量带来误差为；少数一条：，给波长值测量带来误差为。 数据处理 实验数据： a.测量激光波长数据： i d0(mm) d1(mm) Δd(mm) λi(nm) (nm) 1 94.54550 94.56131 0.01581 632.4 631.12 2 94.56131 94.57710 0.01579 631.6 3 94.57710 94.59275 0.01565 626.0 4 94.59275 94.60864 0.01589 635.6 5 94.60846 94.62439 0.01575 630.0 b.测量空气折射率数据： i P2(Mpa) P1(Mpa) d(Mpa) Δm ni 1 0.101 .038 0.063 50 1.0002679 2 0.106 0.041 0.065 50 1.0002597 3 0.080 0.037 0.043 35 1.0002748 数据处理： (a).因为＝631.12nm多次测量，考虑到λ的分散性： UC(λ)＝UA(λ)= S()==1.6nm 所以 λ＝UC(λ)=631.11.6(nm) E= UC(λ)/λ=1.6÷631.1×100%=0.25% 又激光波长λ标准＝633.0nm 所以： 相对误差＝（631.1-633）÷633.0×100％＝1.30％ （b）公式：n-1= 其中： p0=101325Pa L=95mm λ=633.0nm ＝（n1＋n2＋n3）/3=1.0002675 由于多次测量，所以考虑n的分散性： UC(n)=UA(n)=S()==0.0000044 E= UC(n)/n=0.000044÷1.0002675×100%=0.00044% 所以空气的折射率：n= UC(n)=10000044