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基础物理实验研究性报告

专题:迈克尔逊干涉实验

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TOC\o1-3\h\z\u摘要 3

一、实验重点 3

二、实验原理 4

（1）迈克尔逊干涉仪的光路 4

（2）单色点光源的非定域反射条纹 5

三、实验仪器 6

四、实验步骤 6

（1）迈克尔逊干涉仪的调整 6

（2）点光源非定域干涉条纹的观察和测量 6

五、实验数据处理 7

（1）原始数据及其初步处理 7

（2）不确定度计算 8

（3）测量结果 9

六、实验误差分析 10

七、实验总结及建议 10

（1）实验经验总结 10

（2）实验改进建议 11

八、感想与收获 12

九、参考资料 12

的光波在分光板G1的第二面上反射时，如同平面镜反射一样，使M1在M2附近形成M1的虚像M1′，因而光在迈克尔逊干涉仪中自M2和M1的反射相当于自M2和M1′的反射。由此可见，在迈克尔逊干涉仪中所产生的干涉与空气薄膜所产生的干涉是等效的。

当M2和M1′平行时(此时M1和M2严格互相垂直)，将观察到环形的等倾干涉条纹。若M1和M2相交，则可视作折射率相同、夹角恒定的楔形薄膜。

（2）单色点光源的非定域反射条纹

如图，M2平行M1′且相距为d。如果把观察屏放在垂直于S1’、S2’连线的位置上，则可以看到一组同心圆，而圆心就是S1’、S2’的连线与屏的交点E。设在E处的观察屏上，离中心E点远处有某一点P，EP的距离为R，则两束光的光程差为

?

Ld，展开上式略去d2/L2

?

式中，φ是圆形干涉条纹的倾角。所以亮纹条件为

2dcos?φ=kλ(k=0,1,2

三、实验仪器

迈克尔逊干涉仪、氦氖激光器、小孔、扩束镜、毛玻璃。

四、实验步骤

（1）迈克尔逊干涉仪的调整

=1\*GB3①调节激光器，使激光束水平地入射到M1、M2反射镜中部并基本垂直于仪器导轨。

方法：首先将M1、M2背面的3个螺钉及M1的2个微调拉簧均拧成半松半紧状态，然后上下移动、左右旋转激光器并调节激光器激光管的俯仰，使激光束入射到M1、M2反射镜的中心，并使M1、M2反射回来的光点回到激光器光束输出镜面的中点附近。

=2\*GB3②调节M1、M2互相垂直。

方法：在光源前放置一小孔，让激光通过小孔入射到M1、M2上，根据反射光点得位置对激光束方位作进一步细调。在此基础上调整M1、M2背面的3个方位螺钉，使两镜的反射光斑均与小孔重合，这时M1、M2基本垂直。

（2）点光源非定域干涉条纹的观察和测量

=1\*GB3①将激光束用扩束镜扩束，以获得点光源。这时毛玻璃观察屏上应出现条纹。

=2\*GB3②调节M1镜下方微调拉簧，是产生圆环非定域干涉条纹。这时M1、M2的垂直程度进一步提高。

=3\*GB3③将另一块毛玻璃放到扩束镜与干涉仪之间，以便获得面光源。放下毛玻璃观察屏，用眼睛直接观察干涉环，同时仔细调节M1的两个微调拉簧，直至眼睛上下、左右晃动时，各干涉环大小不变，及干涉环中心没有吞吐，只是圆环整体随眼睛一起平动。此时得到面光源定域等倾干涉条纹，说明M1、M2严格垂直。

=4\*GB3④移走小块毛玻璃，将毛玻璃观察屏放回原处，仍观察点光源等倾干涉条纹。改变d值，使条纹外扩或内缩，利用公式测出激光的波长。要求圆环中心没吞（吐）100个条纹，即明暗交替变化100次，记下一个d，连续测10个值。

五、实验数据处理

（1）原始数据及其初步处理

d的逐差结果

i

1

2

3

4

5

d

51.44727

51.46361

51.48994

51.49627

51.51257

d

51.52890

51.54522

51.56158

51.57780

51.59418

5

0.08163

0.08161

0.08164

0.08153

0.08161

（2）不确定度计算

由上表结果可得

5Δd=

由此得

Δd=5Δd

λ=2

=653nm

=1\*GB3①求Δd的不确定度

Δd的不确定度A类分量为：

ua

B类分量为

ub

因此，Δd的不确定度为

u5Δd=ua25Δd+u

对N只有B类不确定度，因此，N的不确定度为：

ub

=3\*GB3③求λ的不确定度

由λ计算公式λ=2