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2021年迈克尔逊干涉仪的调节和使用实验报告 2021年迈克尔逊干涉仪的调节和使用实验报告 PAGE / NUMPAGES 2021年迈克尔逊干涉仪的调节和使用实验报告 广西大学学生试验汇报 成绩: 指导老师: 专业: 班别: 试验时间: 试验人: 学号: 同组试验人: 试验名称: 迈克尔逊干涉仪调整和使用 试验目: 1、 了解迈克尔逊干涉仪结构和干涉花样形成原理 2、 学会迈克尔逊干涉仪调整和使用方法。观察等倾干涉条纹, 测量待测光波波长 试验仪器和用具: 钠光灯, 毛玻璃屏, 迈克尔逊干涉仪 【试验原理】 迈克尔孙干涉仪原理图如图35-1所表示, 在图中: S为光源, G1为半镀银板（使照在上面光线既能反射又能透射, 而这两部分光强度又大致相等）, G2为赔偿板, 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。 SHAPE 光源S发出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板距离不一样而引发。 ?2ME???图2 迈克尔孙干涉仪简化光路图 ?2ME(1)G1活动镜赔偿板分束板图 1 迈克尔孙干涉仪原理图由此可见, 这种装置使相干光束在相干之前分别走了很长旅程, 为清楚起见, 光路可简化为如图2 所表示, 观察者自E处向G1板看去, 直接看到M2镜在G1板反射像, 此虚像以M 2?表示。对于观察者来说, M1、 M2镜所引发干涉, 显然与M1、 M2?之间空气层所引发干涉等效。所以在考虑干涉时, M 1、 ? 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 赔偿板 分束板 图 1 迈克尔孙干涉仪原理图 1. 等倾干涉 当M 1、 M 2?完全平行时, 将取得等倾干涉, 其干涉条纹形状决定于来自光源平面上入射角i（如图35-3所表示）, 在垂直于观察方向光源平面S上, 自以O点为中心圆周上各点发出光以相同倾角, 入射到M 1、 M 2?之间空气层, 所以它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。相邻两条纹角距离为: (2) 当眼盯着第K级亮圆纹不放, 改变M1与M2?位置, 使其间隔e增大, 但要保持2ecosik=K?不变, 则必需以减小cosik来达成, 所以ik必需增大——这就意味着干涉条纹从中心向外“冒出”。反之当e减小, 则cosik肯定增大, 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。假如在迈克尔孙干涉仪上测出M?2始末两态位置, 即可求出 M2?走过距离, 同时数出在这期间干涉条纹改变（冒出或缩进）圈数, 则能够计算出此时光波波长?: （4） 【试验内容和步骤】 等倾干包含激光波长测定 1．将迈克尔逊干涉仪调整为待测状态。 　　a 调整移动镜和参考镜后面三个调整螺丝, 将屏上观察到两排亮点一一对应重合（其中各有一个最亮点要重合）, 使屏上能观察到等倾干涉条纹。 b 调整粗动手轮和参考镜下两个微调螺丝, 使干涉条纹疏密适中, 并处于屏中央位置, 而且使移动镜、 分光板、 赔偿板几何中心和等倾干涉条纹中心基础在一条直线上。 c 干涉仪调整零点; 避免空程 定量测量激光波长 旋动微动手轮, 每m=50个条纹改变（“陷入”或“冒出”）采集（读取）一次数据, 统计数据于表中。（注意标尺和测微鼓轮读数匹配）。 用逐差法数据处理, 求出平均值及标准差。得出试验结果。 【数据统计及处理】 测量激光波长