迈克尔逊研究性实验报告

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迈克尔逊干涉实验报告

迈克尔逊干涉实验报告

迈克尔逊干涉实验报告迈克尔逊干涉实验是光学中一项经典的实验证明了光的波动性,在19世纪末由美国物理学家阿尔伯特·迈克尔逊设计和进行。

这个实验设计精巧而又简单,通过干涉现象展示了光的波动性质,并为未来光学研究奠定了坚实的基础。

1. 实验原理迈克尔逊干涉实验的核心原理是将一束单色光朝着半透明镜表面投射,半透明镜会将光分为两束垂直传播的光线。

当光线到达两个平行的镜面后,会发生反射。

反射光线再次交汇,如果两束光线相位相同,它们会加强干涉,形成明晰的干涉条纹;相反,如果两束光线相位相差半个波长,它们会相互抵消,形成暗的干涉区域。

2. 实验装置迈克尔逊干涉实验主要由四部分组成:光源、分束器、反射镜和干涉区域。

光源可以使用激光或单色光源,以确保光的单色性。

分束器是由半透明镜构成的,用于将光线分为两束,一束沿直线路径到达一个反射镜,另一束沿垂直方向到达另一个反射镜。

两个反射镜的位置可以调整,以改变光线的路径和干涉效果。

最后,干涉区域会收集和显示干涉条纹,观察者可以通过观察这些条纹来分析光的干涉现象。

3. 结果分析通过观察干涉条纹的样式和变化,我们可以获得对光的性质和传播方式的重要信息。

干涉条纹的形状和间距与光的波长直接相关,因此我们可以通过计算和观察来确定光的波长。

此外,通过调整反射镜的位置,我们还可以改变干涉条纹的样式和数量。

这表明干涉效果受到光线路径和反射镜位置的影响,进一步验证了光的波动性。

4. 应用领域迈克尔逊干涉实验在实际应用中具有广泛的价值。

首先,通过干涉条纹的形成和变化,我们可以测量精确的光学参数,如波长、折射率等,这对于光学研究和设备校准具有重要意义。

其次,干涉技术在光学仪器中广泛应用,例如激光干涉仪、干涉显微镜等。

这些仪器借助干涉现象,能够提供更高分辨率和更精确的测量结果,帮助科学家们深入研究微观世界。

5. 发展与进步迈克尔逊干涉实验自19世纪末以来一直是光学研究的重要实验之一,其应用和发展不断取得突破。

迈克尔逊干涉实验报告

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迈克尔逊干涉实验报告篇一:物理实验迈克尔逊干涉仪实验误差分析及结果讨论实验总结:1.在实际测量中,出现了一下情况:随测量次数的增多,圆心位置发生了变化,这种现象是与理论相悖的,原因是由于M1与M2’未达到完全平行或调整仪器时未调整好,而且圆心偏移速度越快越说明M1与M2’平行度越差。

2.在测量完第一组数据后,反向旋转时会在旋转相当多圈后才会出现中心圆环的由吞吐变吐,这个转变不是立即就完成的,这是因为仪器右侧的旋钮为微调旋钮,使用它对干涉仪的性质改变影响较小,故有吞变吐需要旋转相当一段时间,此时应旋转中部大旋钮,再使用微调,但不要忘记刻度盘调零。

3.两组数据所测得的结果相差较大,这可能是由于测量过程的误差或操作失误所引起的,应尽量避免。

4.实验中还观察到许多现象,如M1上出现很多光斑,其中有亮有暗,同心圆的粗细和疏密变化等等。

但由于理论知识的缺乏,我们尚无法给出上述问题的完美解释,需要我们进一步的学习与探索。

一进行分析讨论。

从数据表格可以看到,在误差允许范围内,测量波长与理论波长一致,验证了这种测试方法的可行性。

误差分析:①实验中空程没能完全消除;②实验对每一百条条纹的开始计数点和计数结束点的判定存在误差;③实验中读数时存在随机误差;④实验器材受环境中的振动等因素的干扰产生偏差。

3)实验结果:经分析,当顺时针转动旋钮时,“吐”出圆环,此时测得一波长,当逆时针转动旋钮时,“吞”出圆环,此时亦测得一波长。

将二者取平均值得测得光的波长:,P=0.95。

5.一个迈克尔逊实验,不但让我领悟到迈克尔逊设计干涉仪的巧妙和智慧,也更让我知道了做实验要有耐心和恒心,哪怕实验再麻烦,也必须坚持不懈,注重细节,这样才能真正地把实验做2.1、为什么白光干涉不易观察到?答:两光束能产生干涉现象除满足同频、同向、相位差恒定三个条件外,其光程差还必须小于其相干长度。

而白光的相干长度只有微米量级,所以只能在零光程附近才能观察到白光干涉。

(完整版)迈克尔逊干涉研究性实验报告

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研究性实验报告迈克逊干涉迈克尔逊干涉摘要:迈克尔逊干涉仪是一个设计非常巧妙的分振幅双光束干涉装置,有光源发出的光,经过分光束镜分成相互垂直的两束光;它们反射回来又经分光束镜相遇发生干涉,其光路实际上是在M1、M2’之间形成了一个空气薄膜,并且这个薄膜的厚度和形状可以根据需要而变化,光源,物光,参考光和观察屏四者在布局上彼此完全分开,每一路都有充分的空间,可以安插其他器件进行调整测量,测量上有很大的灵活性,加上精密的机械传动和读数测量系统,迈克尔逊干涉仪构成了现代各种干涉仪的基础,迈克逊干涉仪既可以使用点光源,也可以使用扩展光源,既可以观察非定域干涉条纹,也可以研究定域干涉条纹,既可以实现等倾干涉,也可以获得等厚干涉条纹。

本实验利用迈克尔逊干涉仪来测量氦氖激光波长。

一、实验目的1.了解迈克尔逊干涉仪的结构和调整方法;2.观察等倾干涉现象;3.测量氦氖激光波长。

二、实验仪器迈克尔逊干涉仪,氦氖激光器,小孔,扩束镜,毛玻璃三、实验原理1.仪器光路原理1G1和G2是两块平行放置的平行平面玻璃板,它们的折射率和厚度都完全相同。

G1的背面镀有半反射膜,称作分光板。

G2称作补偿板。

M1和M2是两块平面反射镜,它们装在与G1成45º角的彼此互相垂直的两臂上。

M2固定不动,M1可沿臂轴方向前后平移。

由扩展光源S发出的光束,经分光板分成两部分,它们分别近于垂直地入射在平面反射镜M1和M2上。

经M1反射的光回到分光板后一部分透过分光板沿E的方向传播,而经M2反射的光回到分光板后则是一部分被反射在E方向。

由于两者是相干的,在E处可观察到相干条纹。

光束自M1和M2上的反射相当于自距离为d的M1和M2ˊ上的反射,其中M2ˊ是平面镜M2为分光板所成的虚像。

因此,迈克尔逊干涉仪所产生的干涉与厚度为d、没有多次反射的空气平行平面板所产生的干涉完全一样。

经M1反射的光三次穿过分光板,而经M2反射的光只通过分光板一次,补偿板就是为消除这种不对称性而设置的。

迈克尔逊干涉仪实验报告

迈克尔逊干涉仪实验报告

迈克尔逊干涉仪实验报告迈克尔逊干涉仪,听起来高大上,其实就是一种用来测量光波性质的仪器。

它的设计精巧得很,主要用来研究干涉现象。

说起干涉,简单来说,就是两束光波相遇时,可能会互相增强或抵消。

这样的现象在科学研究中非常重要。

一、迈克尔逊干涉仪的结构与原理1.1 结构迈克尔逊干涉仪由几个主要部分构成。

首先,有个光源。

然后是分光镜,把光分成两束。

接着,有两个反射镜,光线在这儿反射后,再次汇聚。

最后,合光的地方就是观察屏。

想象一下,光线就像两条小路,互相交叉。

这个设计让我们能够清晰地看到干涉条纹,神奇吧?1.2 原理干涉的原理其实很简单。

当两束光波相遇时,如果它们的波峰和波峰重合,就会加强;如果波峰和波谷重合,就会相互抵消。

这就是干涉现象的根本。

通过这种方式,迈克尔逊干涉仪能够测量光的波长,甚至是微小的变化。

二、实验步骤与过程2.1 准备工作在开始实验之前,首先要确保仪器各部分安装牢固。

光源要亮,分光镜要摆正。

这样的准备工作虽然麻烦,但非常关键。

小细节决定成败,大家懂的。

2.2 调整仪器调整仪器是个技术活。

反射镜的角度要调得刚刚好。

要是角度偏了,干涉条纹就模糊不清。

像个画家,认真地调整每一个细节,才能呈现出最美的画面。

2.3 观察干涉条纹一切准备就绪后,打开光源。

光线经过分光镜,形成两束光。

这时,观察屏上会出现一系列明暗相间的条纹。

哇,那感觉就像在看一幅动人的画卷!每一条条纹都在告诉我们光的奥秘,真是让人惊叹不已。

三、数据记录与分析3.1 数据记录实验过程中,要仔细记录每一次观察到的干涉条纹数量和相应的光源波长。

这些数据非常重要,可以帮助我们进一步分析干涉现象。

科学实验就是这样,数据就是我们的金钥匙。

3.2 数据分析分析数据时,要认真对比干涉条纹与光波长的关系。

每次计算都要小心翼翼,不能出错。

通过这些数据,我们能了解光的性质,还能探索更多未知的领域。

科学的魅力就在于此,永远有新的发现等着我们。

四、总结迈克尔逊干涉仪的实验不仅让我领略了光的奇妙,也让我体会到科学探索的乐趣。

迈克尔逊干涉_研究性实验报告

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基础物理实验研究性报告迈克尔逊干涉Michelson interferometer第一作者:学号:院系:摘要:迈克尔逊干涉仪是一种典型的用分振幅法产生双光束以实现干涉的精密光学仪器,利用该仪器可以精确地测量单色光的波长。

实验书上所显示的调节方法仅至于仔细调节的两个微调拉簧,直至眼睛上下,左右晃动时,干涉条纹中心无吞吐。

但至此仅仅局限于两反射镜垂直,而笔者试图调整干涉仪至使移动反射镜与移动方向垂直,并且比较有无此调整后实验的不确定度差异。

关键词:分振幅法;迈克尔逊干涉;波长;自准直原理;对比误差分析;一、实验目的1.了解迈克尔逊干涉仪的结构和调整方法;2.观察等倾干涉现象;3.测量氦氖激光波长。

4、探究干涉仪与反射镜移动方向不垂直带来的影响二、实验原理1、迈克尔逊干涉仪的原理G1.和G2.是两块平行放置的平行玻璃板,它们的折射率和厚度完全相同。

G1.的背面镀有半反射膜,称作.分光板。

G2.称作补偿板。

M1.和M2.是两块平面反射镜,它们装在与G1.成45º角的彼此互相垂直的两臂上。

M2固定不动,M1可沿臂轴方向平移。

由扩展光源S发出的光束,经分光板分成两部分,它们分别近于垂直地入射在平面反射镜M1和M2上。

经M1反射的光回到分光板后一部分透过分光板沿E的方向传播,而经M2反射的光回到分光板后则是一部分被反射在E方向。

由于两者是相干的,在E处可观察到相干条纹。

光束自M1和M2上的反射相当于自距离为d的M1和M2ˊ上的反射,其中M2ˊ是平面镜M2为分光板所成的虚像。

因此,迈克尔逊干涉仪所产生的干涉与厚度为d、没有多次反射的空气平行平面板所产生的干涉完全一样。

经M1反射的光三次穿过分光板,而经M2反射的光只通过分光板一次,补偿板就是为消除这种不对称性而设置的。

双光束在观察平面处的光程差由下式给定:Δ=2dcosi式中:d是M1和M2ˊ之间的距离,i是光源S在M1上的入射角。

但书本中的上述描述并没有考虑到M1与导轨是否垂直的问题,而这实际上是会带来测量误差的。

迈克尔逊实验报告

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迈克尔逊实验报告迈克尔逊实验报告迈克尔逊实验是19世纪末由美国物理学家阿尔伯特·迈克尔逊进行的一项重要实验,它对光的性质和光速的测量具有重大意义。

这个实验的结果为后来爱因斯坦的相对论奠定了基础,并对光学领域产生了深远的影响。

一、实验原理迈克尔逊实验基于干涉现象,利用光的干涉来测量光速。

实验装置由一个光源、一个分束器、两个反射镜和一个干涉仪构成。

光源发出的光经过分束器分成两束,分别经过两个反射镜反射后再次汇聚在干涉仪中。

当两束光的光程差等于光的波长的整数倍时,它们会相干叠加,形成明暗交替的干涉条纹。

通过调节一个反射镜的位置,可以改变光程差,从而观察到干涉条纹的变化。

二、实验过程迈克尔逊实验的过程相对简单,但需要精确的操作和仪器校准。

首先,将干涉仪中的一个反射镜固定在一个平台上,另一个反射镜通过调节螺丝可以微调位置。

然后,将光源接入实验装置,并调整分束器使得光线平分。

接下来,调整反射镜的位置,使得干涉条纹清晰可见。

最后,通过改变反射镜的位置,观察干涉条纹的变化,记录数据。

三、实验结果迈克尔逊实验的结果令人惊讶。

迈克尔逊发现,无论地球在宇宙中的运动如何变化,光速始终保持不变。

这与当时流行的以太理论相悖,以太理论认为光在传播时需要依赖一种介质,即以太。

然而,迈克尔逊实验的结果表明,光速与观察者的运动状态无关,排除了以太的存在。

四、实验意义迈克尔逊实验的结果对物理学产生了深远的影响。

爱因斯坦在此基础上提出了相对论,认为光速是宇宙中的最高速度,而不是相对于以太的速度。

相对论改变了人们对时间和空间的理解,揭示了相对性原理和质能等价原理,为现代物理学奠定了基础。

迈克尔逊实验的成功也推动了光学领域的发展。

它揭示了光的波动性质和干涉现象,为后来的光学研究提供了重要的理论基础。

迈克尔逊实验的原理也被应用于其他领域,如激光干涉仪、光纤通信等。

总结迈克尔逊实验是一项具有重大意义的实验,它通过干涉现象测量了光速,并排除了以太的存在。

迈克尔逊干涉实验报告

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迈克尔逊干涉实验报告一、实验目的1、了解迈克尔逊干涉仪的结构和工作原理。

2、掌握迈克尔逊干涉仪的调节方法。

3、观察等倾干涉和等厚干涉条纹,测量激光的波长。

二、实验原理迈克尔逊干涉仪是一种分振幅双光束干涉仪,其光路图如下图所示。

光源 S 发出的光经分光板 G1 分成两束,一束透过 G1 到达反射镜M1 后反射回来,另一束经 G1 反射到达反射镜 M2 后反射回来,两束光在 G1 处再次相遇并发生干涉。

若 M1 和 M2 严格垂直,则观察到的是等倾干涉条纹。

此时,两束光的光程差为:\\Delta = 2d\cos\theta\其中,d 为 M1 和 M2 之间的距离,θ 为入射光与 M1 法线的夹角。

当 M1 和 M2 不严格垂直时,观察到的是等厚干涉条纹。

三、实验仪器迈克尔逊干涉仪、HeNe 激光器、扩束镜、毛玻璃屏。

四、实验步骤1、仪器调节调节迈克尔逊干涉仪的底座水平,使干涉仪大致水平放置。

调节 M1 和 M2 背后的三个螺丝,使 M1 和 M2 大致垂直。

打开激光器,使激光束通过扩束镜后大致垂直入射到迈克尔逊干涉仪上。

调节 M2 下方的两个微调螺丝,使屏幕上出现清晰的干涉条纹。

2、观察等倾干涉条纹缓慢转动微调手轮,观察干涉条纹的变化。

记录条纹的形状、疏密和中心的“吞吐”情况。

3、测量激光波长先记录 M1 位置的读数 d1。

沿某一方向转动微调手轮,使中心条纹“吐出”或“吞进”一定数量 N (如 50 条)。

再次记录 M1 位置的读数 d2。

则激光波长λ可由下式计算:\lambda =\frac{2|d2 d1|}{N}\4、观察等厚干涉条纹调节 M2 背后的螺丝,使 M1 和 M2 有一定夹角。

观察等厚干涉条纹的形状和变化。

五、实验数据及处理1、测量激光波长的数据记录|次数| d1 (mm) | d2 (mm) | N (条) ||||||| 1 | 25123 | 25635 | 50 || 2 | 25234 | 25756 | 50 || 3 | 25345 | 25878 | 50 |2、数据处理分别计算每次测量的波长λ,然后取平均值。

迈克尔逊研究性实验报告

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对迈克尔逊实验误差的分析以及一些问题的总结摘要:迈克尔逊干涉仪是一种典型的用分振幅法产生双光束以实现干涉的精密光学仪器,利用该仪器可以精确地测量单色光的波长,但是往往由于对误差的产生和来源考虑不周, 或操作以及测量区间选择不当等原因, 导致测量结果的误差过大, 有时波长测量的误差甚至达到5-10%,针对于此,我们做了深入的研究,通过对误差的进一步分析,了解各种因素对实验结果的影响,但是由于数学水平的限制,我们对一些误差的分析只是定性的,并不能达到定量,不过我们我们在以后会慢慢弥补这一缺憾的。

通过对误差的研究,我们还对实验的一些步骤提出了改进,这样对我们做实验有很大的方便。

实验原理实验原理如图所示。

G1 和G2 是两块平行放置的平行平面玻璃板, 它们的折射率度都完全相同。

G1 的背面镀有半反射膜, 称作分光板;G2 称作补偿板。

M1 和M2 是两块平面反射镜,它们装在与G1 成45°角的彼此互相垂直的两臂上。

M2固定不动, M1 可沿臂轴方向前后平移。

激光从光源处射出, 进入G1 分光板, 经过G1 分光板半反射膜分束, 光线分为两束; 第一束光反射后垂直射向M1反射镜, 然后反射进入G1 板的半反射膜; 第二束光透射G1 分光板后, 穿过补偿板G2, 然后垂直射入M2 反射, 反射光也进入G1 板的半反射膜。

实际上,自M1 和M2 上的反射相当于自距离为d 的M1 和M2 上的反射, 其中M2 是反射镜M2 所成的虚像。

M1 与M2 之间形成的是一个空气薄膜。

调M2后面的螺丝, 使两组光斑最亮的亮点对齐于视场中心,形成等倾干涉。

两束光形成一系列同心圆干涉条纹如图1( b)。

转动迈克尔逊干涉仪粗手轮, 找出条纹由!吞∀变!吐∀的区域, 让读数窗口基准线对准某一刻度, 使读数窗中的刻度轮与微调手轮的刻度轮相互配合, 读出初始位置d1。

转动微调手轮直到N条干涉条纹涌出或陷入时记下位置数据d2。

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迈克尔逊干涉仪实验报告摘要:迈克尔逊干涉仪是迈克尔逊根据光分振幅干涉原理制成的1 / 13精密测量仪器,迈克尔逊仪可以精密测量查长度及长度的微小变化,迈克尔逊和他的合作者利用这种干涉仪用它进行了许多著名实验,后人又根据这种干涉仪的基本原理研制出许多具有实用价值的干涉仪,迈克尔逊干涉仪在近代物理和近代计量技术发展中起着重要作用。

关键词:干涉仪分振幅精密测量目录1实验原理 (4)1.1迈克尔逊干涉仪的光路 (4)1.2单色电光源的非定域干涉条纹 (4)1.3迈克尔逊干涉仪的机械结构 (6)2实验仪器 (7)3实验主要步骤 (7)3.1迈克尔逊干涉仪的调整 (7)3.2点光源非定域干涉条纹的观察和测量 (8)4 实验数据处理 (8)4.1实验数据记录 (8)4.2用逐差法处理数据 (8)4.3计算不确定度 (9)5 误差分析 (10)6 实验操作总结 (11)6.1调整实验仪器 (11)6.2判断及调整条纹 (11)6.3计数及记录 (11)7 实验改进建议 (11)7.1对计数器的改进 (11)7.2对实验仪器的改进 (12)7.3对激光器的改进 (12)8实验感想 (12)图片 (12)3 / 13图1正文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。

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,以便精确地调节M1。

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单色电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,S’点光源如处于S2’处一样,即S’M2=M2S2’。

又由于半反射膜G 的作用,M1的位置如处于M1’的位置一样。

同样对E 处的观察者,点光源S 如处于S1’位置处。

所以E 处的观察者多观察到的干涉条纹,犹如虚光源S1’、S2’发出的球面波,它们在空间处处相干,把观察屏放在E 空间不同位置处,都可以见到干涉花样,所以这一干涉是非定域干涉。

如果把观察屏放在垂直与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(ES2’=L )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5 / 13()22222R L R d L L +-++=∆d L >>时,展开上式并略去22/L d ,则有ϕcos 2/222d d L Ld L =+=∆式中,ϕ是圆形干涉条纹的倾角。

所以亮纹条件为λϕk d =cos 2),2,1,0( =k由上式可见,点光源非定域圆形干涉条纹有如下几个特点:①当d 、λ一定时,ϕ角相同的所有光线的光程差相同,所以干涉情况也完全相同;对应于同一级次,形成以光轴为圆心的同心圆环。

②当d 、λ一定时,如0=ϕ,干涉圆环就在同心圆环中心处,其光程差d2=∆λ为最大值,根据明纹条件,其k 也是最高级数。

如0≠ϕ,ϕ角越大,则ϕcos 越小,k值也越小,即对应的干涉圆环越往外,其级次k 也越低。

③当k 、λ一定时,如果d 逐渐减小,则ϕcos 将增大,即ϕ角逐渐减小。

也就是说,同一k 级条纹,当d 减小时,该级圆环半径减小,看到的现象是干涉圆环内缩(吞);如果d 逐渐增大,同理,看到的现象是干涉圆环外扩(吐)。

对于中央条纹,若内缩或外扩N 次,则光程差变化为λN d =∆2。

式中,d ∆为d 的变化量,所以有N d /2∆=λ④设0=ϕ时最高级次为0k ,则λ/20d k =同时在能观察到干涉条纹的视场内,最外层的干涉圆环所对应的相干光的入射角为ϕ',则最低的级次为k ',且图2ϕλ'='cos 2dk所以在视场内看到的干涉条纹总数为)cos 1(20ϕλ'-='-=∆dk k k当d 增加时,由于ϕ'一定,所以条纹总数增多,条纹变密。

⑤当0=d 时,则0=∆k ,即整个干涉场内无干涉条纹,见到的是一片明暗程度相同的视场。

⑥当d 、λ一定时,相邻两级条纹有下列关系λϕk d k =cos 2 λϕ)1(cos 21+=+k d k设)(211++≈k k kϕϕϕ,k k k ϕϕϕ-=∆+1,且考虑到k ϕ、k ϕ∆均很小,则可证得 kk d ϕλϕ2-=∆式中,k ϕ∆称为角距离,表示相邻两圆环对应的入射光的倾角差,反映圆环条纹之间的疏密程度。

上式表明k ϕ∆与k ϕ成反比关系,即环条纹越往外,条纹件角距离就越小,条纹越密。

1.3迈克尔逊干涉仪的机械结构仪器的外形如图3所示,其机械结构如图4所示。

导轨7固定在一个稳定的底座上,由3只调平螺丝9支承,调平后可以拧紧固定圈10以保持座架稳定。

丝杠6螺距为1mm 。

转动粗动手轮2,经过一对传动比为10:1的齿轮副带动丝杠旋转,与丝杠啮合的开合螺母4通过转挡块及顶块带动镜11在导轨上滑动,实现粗动。

移动距离的毫米数可在机体侧面的刻尺5上读得,通过读数窗口,在刻度盘3上读到0.01mm 。

转动微动手轮1,经1:100蜗轮副传动,可实现微动,微动手轮的最小刻度值为0.0001mm 。

注意:转动粗动轮时,微动齿轮与之脱离,微动手轮读数不变;而转动微动手轮时,则可带动粗动齿轮旋转。

滚花螺钉8用于调节丝杠顶紧力,此力不宜过大,已由实验计数人员调整好,学生不要随意调节该螺钉。

7 / 13使用时要注意以下几点:①调整各部件时用力要适当,不可强旋硬扳。

②经过精密调整的仪器部件上的螺丝都涂有红漆,不要擅自转动。

③反射镜、分光镜表面只能用吹耳球吹气去尘,不允许用手摸、哈气及擦拭。

④读出装置调零方法:先将微动手轮调至“0”,然后再将粗动轮转至对齐任一刻线,此后微动轮可带动粗动轮一起旋转。

2实验仪器迈克尔逊干涉仪,氦氖激光器,小孔,扩束镜,毛玻璃。

3实验主要步骤3.1迈克尔逊干涉仪的调整1调节激光器,使激光束水平的入射到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M2的2个微调拉簧均拧成半紧半松,然后上下移动,左右旋转激光器并调节激光管俯仰,使激光束入射到M1,M2反射镜的中心,并使由M1,M2反射回来的光点回到激器光束输出镜面的中点附近。

2 调节M1,M2互相垂直。

图3图4方法:在光源前放置一小孔,让激光束通过小孔入射到M1,M2上,根据反射光点的位置对激光束方位做进一步细调。

在此基础上调整M1,M2背面的3个方位螺丝钉,使两镜的反射光板均与小孔重合,这时M1,M2基本垂直。

3.2点光源非定域干涉条纹的观察和测量1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该出现条纹。

2调节M1镜下方微调拉簧,使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 将另一小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,各干涉环的大小不变,即干涉环的中心没有吞吐,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与M2严格垂直。

4 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,使条纹内扩或外缩,利用式N d /2∆=λ,测出激光的波长。

要求圆环中心每吞(或吐)100个条纹,即明暗交替变化100次记下一个d ,连续测10个值。

提示:(1)测量应沿手轮顺时针旋转方向进行;(2)测量前必须严格消除空程误差。

通常应使手轮顺逆时针前进至条纹出现吞吐后,再继续右旋微动轮20圈以上。

4 实验数据处理4.1实验数据记录原始刻度:50.10000mm,100=∆N4.2用逐差法处理数据9 / 13nm1044.61002219603.0222⨯=⨯=∆∆=N d λ4.3计算不确定度N d ∆∆=2λ∴首先求出d ∆和N ∆的不确定度d∆的不确定度)1()()(512-∆-∆=∆∑=n n d d d u i i amm5108018.3-⨯=()mmmm d u b 51088675.2300005.03-⨯==∆=∆仪()()()mm d u d u d u b a 5221077357.4-⨯=∆+∆=∆∴N ∆的不确定度只要不发生计数错误,条纹连续读数的最大判断误差不会超过1=∆N∴()()57735.031==∆=∆N u N u b又N d ∆∆=2λ ∴λ的相对不确定度为()()()()()[]2524232221451d d d d d d d d d d ∆-∆+∆-∆+∆-∆+∆-∆+∆-∆⨯=()()()22⎥⎦⎤⎢⎣⎡∆∆+⎥⎦⎤⎢⎣⎡∆∆=N N u d d u u λλ3106.4895-⨯=∴λ的不确定度为()()mmu u 341093198.51039.6--⨯⨯⨯=⨯=λλλλ4.182nm=∴最终的表述结果为()()nm u 4446±=±λλ5 误差分析首先对误差进行定量分析()3104.77357-⨯=∆∆d d u3107735.5)(-⨯=∆∆N N u由此可见,N ∆带来的不确定度基本等于测量d 时带来的不确定度,由此,根据实验误差的来源进行分析。

(1)由于在同一实验桌上同时进行多做实验,而且由于仪器本身的减震性不是很好,在做实验的过程中,难免会存在震动,这使得实验过程中的环吞吐不清楚,有可能一次吞或吐好几个环,而由于无法数清楚环的吞吐,这造成了实验的误差较大。

同时,由于地面震动,也会造成影响,在做实验时,若是在记数时,人身体接触到实验仪器,肯定会造成实验的误差,同时,由于实验中读数器使用螺纹传动,在转动时,由于螺纹收到挤压发生变形,会产生误差。

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