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2021年迈克尔逊干涉仪测量光波的波长实验报告 2021年迈克尔逊干涉仪测量光波的波长实验报告 PAGE / NUMPAGES 2021年迈克尔逊干涉仪测量光波的波长实验报告 迈克尔逊干涉仪测量光波波长 班级: 姓名: 学号: 试验日期: 一、 试验目 1.了解迈克尔逊干涉仪结构和原理, 掌握调整方法; 2.利用点光源产生同心圆干涉条纹测定单色光波长。 二、 仪器及用具（名称、 型号及关键参数） 迈克尔逊干涉仪, He-Ne激光器, 透镜等 三、 试验原理 迈克尔逊干涉仪原理如图所表示。两平面反射镜M1、 M2、 光源 S和观察点E（或接收屏）四者北东西南各据一方。M1、 M2相互垂直, M2是固定, M1可沿导轨做精密移动。G1和G2是两块材料相同薄厚均匀相等平行玻璃片。G1一个表面上镀有半透明薄银层或铝层, 形成半反半透膜, 可使入射光分成强度基础相等两束光, 称G1为分光板。G2与G1平行, 以确保两束光在玻璃中所走光程完全相等且与入射光波长无关, 确保仪器能够观察单、 复色光干涉。可见G2作为赔偿光程用, 故称之为赔偿板。G1、 G2与平面镜M1、 M2倾斜成45°角。 如上图所表示一束光入射到G1上, 被G1分为反射光和透射光, 这两束光分别经M1和M2’反射后又沿原路返回, 在分化板后表面分别被透射和反射, 于E处相遇后成为相干光, 能够产生干涉现象。图中M2’是平面镜M2由半反膜形成虚像。观察者从E处去看, 经M2反射光仿佛是从M2’来。所以干涉仪所产生干涉和由平面M1与M2’之间空气薄膜所产生干涉是完全一样, 在讨论干涉条纹形成时, 只需考察M1和M2两个面所形成空气薄膜即可。两面相互平行可到面光源在无穷远处产生等倾干涉, 两面有小夹角可得到面光源在空气膜近处形成等厚干涉。若光源是点光源, 则上述两种情况均可在空间形成非定域干涉。设M1和M2’之间距离为d, 则它们所形成空气薄膜造成相干光光程差近似用下式表示 若 M1与M2平行, 则各处d相同, 可得等倾干涉。系统含有轴对称不变性, 故屏E上干涉条纹应为一组同心圆环, 圆心处对应光程差最大且等于2d,d越大圆环越密。反之中心圆斑变大、 圆环变疏。若d增加, 则中心“冒出”一个条纹, 反之d减小, 则中心“缩进”一个条纹。故干涉条纹在中心处“冒出”或“缩进”个数N与d改变量△d之间有下列关系 即 λ = 2△ 依据该关系式就可测量光波波长λ或长度△d。 四、 试验步骤及操作 单击登陆进入试验大厅 选择光学试验单击 双击迈克尔逊干涉仪进入试验界面 在试验界面单击右键选择“开始试验” 调整仪器。（抓图） 测量: 由测量波长关系式可知, λ是以定值, 平移M1来改变d, 观察等倾圆环条纹改变规律并统计。每“冒出”或“缩进”50个圆环（中央亮斑最大）统计一次M1镜位置, 连续9次, 用逐差法处理试验数据。（抓图） 五、 数据统计及处理 数据列表 表1 平面镜M1位置改变测量 条纹吞吐数 N1 0 50 100 150 200 di /mm 48.49405 48.47880 48.46296 48.44682 48.43099 条纹吞吐数 N2 250 300 350 400 450 di+5/mm 48.41513 48.40906 48.38347 48.37799 48.35196 △N= N2- N1 250 250 250 250 250 △di = (di+5 -di )/5/mm -0.015784 -0.013948 -0.015898 -0.013766 -0.015806 △（△di）=△di -△d/mm 0.059418 0.061254 0.059304 0.061436 0.059396 2. 数据处理 由上表知 |△?d|= 0.075202mm N= 250 UA= 5.77350*10-6m UB= 1.08305*10-6m ∴U△d= 5.87421*10-6 ∴Uλ= 2UΔd/N =46.99368nm 计算平均值?λ= (2△?d)/N = 601.616nm 依据标准值 λ标= 632.8nm 百分相对误差: E=(|?λ-λ标|)/λ标×100%=(|601.616-632.8|)/632.8×100%=4.927% ∴λ= (601.62 + 46.99)nm 六、 回复预习思索题 1.测He-Ne激光波长时, 要求n尽可能大, 这是为何？对测得数据应采取什么方法进行处理？ 答: n越大所测得波长正确度就越高, 对试验测得数据采取逐差法进行处理。 2.从试验原理图1中看, 假如把干涉仪中赔偿板B去掉, 会影响到哪些测量？哪