光纤双光束干涉实验

南昌大学实验报告
学生姓名:刘pp 学号:5502vvvv 专业班级:vvvvvvvv
实验日期:2014/9/17 实验成绩:
实验三光纤双光束干涉实验
一、实验目的
1、掌握双光束干涉测量的原理
2、了解利用光纤干涉测量的优点和应用场合
二、实验装置
He-Ne 激光器,透镜,五维微调节架、控件箱(分束器),CCD,监视器,视频线。

三、实验原理
以光纤取代传统干涉仪的空气光程,构成了光纤双光束干涉仪。

由激光器发出的相干光,经分束器分别送入两根长度基本相同的单模光纤(其中一根作测量臂,一根作参考臂),两根光纤的末端会合在一起后,输出的激光束相遇迭加后产生干涉,形成干涉条纹。

干涉场的光强:I∝(1+cosθ)
当θ=2mπ时,干涉场光强取极大值。

m 为干涉级次,且满足关系式:
m =△L / λ , 或: m=v△t
当外界因素使测量臂光纤相对参考臂贡献长度改变△L ,导致了相对光程时延△t ;或者使传播光的频率 v 或光波长λ发生变化时,都会使 m 的值变化。

探测臂
He-Ne 光纤
分束器
参考臂
干涉条纹
图 1 光纤双光束干涉仪
当波长为λ0 的光入射到长为 L 的光纤时,以光纤的入射端面为基准,则出射光的相位为:ψ=βL= k0nL
式中:β——光在光纤中的传播常数
k0——光在真空中的传播常数
n ——光纤芯的折射率
L ——被测场与测量臂光纤的作用长度
光纤在外界因素作用下,相位的变化可以写成如下形式:
△ψ=β△L+L△β=ΒL(△L/L)+L(dβ/dn)+L(dβ/dD)△D
式中第一项表示由光纤长度变化引起的相位延迟(即应变效应),第二项表示
φ
M 1 d L 2d S 1’ S 2’ G S M 1’ M 2 R E P
S’ 感应折射率变化引起的相位延迟(即光弹效应);第三项则表示光纤的直径改变(△
D )所产生的相位延迟(对应于泊松效应));一般情况下,直径改变引起的相移量比前面两项要小的多,可忽略不计。

从而上式可以简化如下:
△ψ= k 0nL (△L/L+△n/n)
四、实验步骤
1、按下图连接好各装置
He-Ne 分束器 显示器 CCD 图 2 实验装置图
2、 调节五维支架,使激光较好的耦合入光纤,观察得到较清晰的干涉条纹为止。

五、实验思考
1、干涉条纹的宽度与方向与光纤及背景的哪些参数有关?
答: 与光纤芯的折射率、被测场与测量臂光纤的作用长度以及光的波长等有关。

2、干涉条纹对光源有什么原理性要求?
答:要求光源具有较好的单色性以提高干涉条纹的对比度,且出射的应为平行光。

3、试提出另一种光纤双光束干涉仪的原理方案(例如迈克尔逊干涉仪)。

答:迈克尔逊干涉仪(实验五所采用的泰曼-格林系统是迈克尔逊白光干涉仪的简化)
(1)原理
迈克尔逊干涉仪是应用分振幅法产生双光束以实现干涉的仪器,仪器的光学系统由两个平面反射镜M1和M2及两块材质相同、厚度相等的平行平面玻璃板G1和G2所组成,如右图所示。

从光源S 发出的光,射到分光板G1上,分光板G1后表面有半反射膜,将一束光分解成两束光;一束为反射光(1),另一束为透射光(2),他们的强度近似相等。

由于G1与M1、M2均成45度角,所以两束光都垂直的射到M1和M2,并经反射后回到G1上的半反射膜,再在观察处E 相遇。

因为光束(1)、(2)是相干光,若仪器调整得当,便可在E 处观察到干涉图样。

G2为补偿板,其物理性能和几何形状与G1相同,它的作用是为了补偿光束(2)的光程,使光束(1)和光束(2)在玻璃中的光程完全相等。

(2)干涉条纹的形成。

由于半反射膜实质上是一块反射镜,它M2 在M1附M2近形成一个虚像M'2。

由于是从观察处E 看到的两束光好像是从M1和M'2射来的,故可将M'2看成一个虚平面。

因M'2不是实物,它的表面和M1的表面所夹的空气薄膜可以 任意调节如使其平行则形成等厚的空气薄膜,产生等倾干涉;若不平行则形成空气劈尖,成等厚干涉。

从而在实验过程中可以观察到不同的干涉图样。

等倾干涉 使M2垂直M1(即M1平行M'2),S 又为面光源时,这就相当于空气平面板所产生的等倾干涉。

自M1和M2反射后两光束的光程差(如果光束(1)、(2)在半反射膜上反射时无附加光程差)为i dCos '=∆2,式中d为M1和M'2间的距离,即为空气膜厚度。

I 为入射光M1、M'2镜表面的入射角。

由上式可知,当d 一定时,光程差只决定于入射角。

面光源上具有相同倾角I 的所有光束的光程差∆也相同,它们在干涉区域里将形成同一条干涉条纹,这种干涉即为等倾干涉。

对应不同入射角的光束光程差不相同,形成不同级次的干涉条纹,便得到一组明暗相间的同心圆环,条纹定域在无穷远处,在E 处直接用眼睛就可以观察到等倾干涉的同心圆环。

等厚干涉 当M1、M'2相距很近,并把M'2调成与M1相交呈很小的角度时,就形成一空气劈尖。

在劈尖很薄的情况下,从E 处便可看到等厚干涉条纹。

这时,两相干光程差仍可近似的表示为∆=2dcosi ,,在M1和M'2的交线处的直线纹称为中央条纹。

在交线上,d=0,光程差∆为零,条纹为一条直线;在交线附近d 很小,i 的变化可以忽略,即cosi 视为常数,条纹为一组近似与中央条纹平行的等间距的直条纹,可视为等厚条纹;离交线较远处d 变大,光程差∆的改变,除了与膜厚度d 有关外,还受i 角的影响,cosi 的影响不能忽略。

实际上i 很小,∆=2dcosi ≈2d(1-i2/2),条纹发生弯曲。

六、实验小结
通过本次实验,我掌握了双光束干涉测量的原理,进一步熟悉了光纤双干涉仪的应用,并复习了有关迈克尔逊干涉仪的相关知识;同时,实际操作调节实验仪器以观察到较清晰的干涉条纹,也提高了动手能力。

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光的干涉实验报告

光的干涉实验报告

光的干涉实验报告光的干涉是一种光学现象,它是指当两束或多束光波相交时,由于光波相位的差异而产生干涉现象。

干涉实验广泛应用于光学领域,有助于深入理解光的性质和行为。

本报告将详细介绍光的干涉实验的原理、装置、实验过程以及实验结果与分析。

一、实验原理光的干涉实验基于两个基本原理:一是光波的叠加原理,即两个或多个光波在空间中叠加时,各点的振幅代数和决定了光强;二是光波的相位差原理,即相位差决定了干涉的结果。

二、实验装置本次实验所需的装置包括:1. 光源:可以使用激光、白炽灯等。

2. 分束器:用于将光源发出的光分为两束。

3. 波导板:用于调节其中一束光的光程差。

4. 干涉装置:包括半透镜、反射镜、干涉屏等。

三、实验过程1. 准备工作:搭建实验装置,确保光源、分束器、波导板以及干涉装置的位置和安装正确。

2. 调节波导板:通过移动波导板,使其与其中一束光相交的光程差满足特定条件,例如等厚干涉或等倾干涉。

3. 观察干涉条纹:调整干涉屏的位置和角度,观察干涉条纹的产生。

4. 记录实验数据:记录干涉条纹的特征,例如条纹的亮度、间距等。

四、实验结果与分析根据实验结果,可以观察到干涉条纹的产生。

干涉条纹通常表现为黑白相间的条纹,其亮度和间距与光波的相位差密切相关。

当光波的相位差为2π的整数倍时,干涉条纹交替出现明暗;当相位差为2π的奇数倍时,干涉条纹出现明纹或暗纹。

通过测量干涉条纹的亮度和间距,可以计算出光波的波长或光程差。

五、实验应用与展望光的干涉实验在实际中有广泛的应用,例如在光学测量中,可以利用干涉条纹来测量物体的形状和表面质量。

此外,干涉实验还在光学仪器、光学通信等领域有重要作用。

未来,可以进一步研究干涉实验在纳米尺度下的应用,以及如何通过控制光波的相位差来实现更精确的干涉效果。

光的干涉实验是光学领域的重要实验之一,通过实际操作和观察,我们可以更好地理解光波的性质和行为。

希望本报告对您对光的干涉实验有所帮助,同时也能激发更多对光学的学习和探索。

《双光束干涉》课件

《双光束干涉》课件
扩展光源
对于某些实验需求,可以使用扩 展光源代替激光器,以模拟自然 光或实现更大的干涉条纹可见度 。
分束器
半透半反镜
将一束光分成两束相同的光,一束反 射,一束透射,是常用的分束器。
分束棱镜
利用棱镜的折射特性将一束光分成两 束不同角度的光,常用于产生不同路 径长度的干涉。
反射镜和干涉仪
反射镜
用于改变光路,使两束光在空间上交叠,形成干涉。
干涉条纹的移动与变化
当一束光波的波长或相位发生变化时,干涉条纹的位置 和形状也会随之改变。
当两束光波的振幅(强度)发生变化时,干涉条纹的可 见度和强度也会受到影响。
当一束光波在空间中传播时,遇到不均匀介质或受到外 界扰动时,干涉条纹的位置和形状也会发生变化。
干涉条纹的可见度与强度
01
干涉条纹的可见度与两束光波的 相位差和振幅有关。相位差越小 ,可见度越高;振幅越大,可见 度越高。
双光束干涉的原理
光程差
01
两束光在相遇点产生的光程差会导致相位发生变化,进而影响
干涉结果。
干涉加强
02
当两束光的光程差为半波长的偶数倍时,光强增强,形成明条
纹。
干涉减弱
03
当两束光的光程差为半波长的奇数倍时,光强减弱,形成暗条
纹。
02
双光束干涉实验装置
Chapter
光源
激光器
作为相干性好的光源,激光器能 够产生单色性好的光束,是双光 束干涉实验中的理想选择。
激光器稳定性误差
激光器的输出功率和波长可能会随时间变化,导 致干涉条纹的移动和变化。
探测器响应误差
探测器的响应速度和精度会影响对干涉条纹的记 录和分析。
THANKS

光的干涉和衍射实验

光的干涉和衍射实验

光的干涉和衍射实验光的干涉和衍射是光学中重要的现象,通过这些实验可以更好地理解光的波动性质和波动光学理论。

本文将介绍光的干涉和衍射实验的原理、实验装置以及实验结果分析。

一、实验原理光的干涉是指两束或多束光波相遇并叠加时所产生的干涉现象。

其中,两束相干光波的叠加会形成明纹和暗纹的交替分布,这取决于光波的相位差。

干涉可以是各种波的干涉,如声波、电磁波等,但在本实验中,我们将重点讨论光波的干涉现象。

光的衍射是指光波传播过程中,当波遇到一个障碍物或通过一个小孔时,波通过或绕过这个障碍物或小孔后会产生扩散现象,形成明暗相间的衍射图样。

二、实验装置1. 干涉实验装置:- 光源:可以使用激光器或者白炽灯等光源。

- 分束器:将光源的光分成两束。

- 干涉装置:将分束后的光束分别引导到干涉装置中。

- 探测器:用于观察干涉条纹的位置和形状。

2. 衍射实验装置:- 光源:可以使用激光器或者白炽灯等光源。

- 单缝或双缝装置:用于产生光的衍射现象。

- 探测器:用于观察衍射图样的位置和形状。

三、实验步骤1. 干涉实验步骤:(1) 准备好干涉实验装置,确保光源正常工作并将光源的光分成两束。

(2) 将两束光束引导到干涉装置中的投影屏或者接收屏上。

(3) 观察屏幕上的干涉条纹,并记录下条纹的位置和形状。

2. 衍射实验步骤:(1) 准备好衍射实验装置,确保光源正常工作并产生衍射现象。

(2) 将光源的光通过单缝或双缝装置。

(3) 观察光通过单缝或双缝装置后,在屏幕上形成的衍射图样,并记录下图样的位置和形状。

四、实验结果分析通过光的干涉和衍射实验,我们可以观察到明暗相间的条纹或图样,这些条纹或图样的分布情况可以直接反映出光波的相位差以及波的传播性质。

干涉实验中,条纹的间距和亮度分布与光波的相位差有关。

通过调整光源的位置或者改变干涉装置的参数,我们可以改变相位差,从而改变条纹的间距和亮度。

这些实验结果验证了光的波动性质和互相干涉现象。

衍射实验中,衍射图样的形状和分布取决于光通过障碍物或者孔径的大小和形状。

物理光学 双光束干涉(1)

物理光学 双光束干涉(1)

D = S2Q2 (n n)l
零级条纹出现条件是
D = ml = 0

D = S2Q2 (n n)l = 0 S 2Q2 = (n n)l
考虑到
n n S 2Q2 0
于是,零级条纹(因而所有条纹)应当上移。
(2) 考察屏幕上的一个固定点移动一个条纹,表明光 程差相差一个波长,因此
因此干涉图样可见度变低。
洛埃镜
S
d
S’
M
D 洛 埃 镜 的 干 涉
1.分波面法双光束干涉 这些实验的共同点是: ①在两束光的叠加区内,到处都可以观察到干涉条 纹,只是不同地方条纹的间距、形状不同而已。这 种在整个光波叠加区内随处可见干涉条纹的干涉, 称为非定域干涉。 ②在这些干涉装置中,都有限制光束的狭缝或小孔, 因而干涉条纹的强度很弱,以致于在实际上难以应 用。
2π 2π
Dr dy / D
2π yd = D = (Dr DR) ( DR) ( 10 ) l l l D
1.分波面法双光束干涉
①如果 S1、S2 到 S 的距离相等,DR=0, 则对应 = 2mπ (m=0, 1, 2) 的空间点
Dl y=m d (11)
为光强极大,呈现干涉亮条纹;
I = I1 I 2 2 I1I 2 cosq cos = I1 I 2 +2 I12 (3)
1.分波面法双光束干涉
对应 = (2m+1)π (m=0, 1, 2) 的空间点
1 Dl y = (m ) 2 d
(12)
为光强极小,呈现干涉暗条纹。
1.分波面法双光束干涉
1 l y = (m ) = (m ) 2 d 2

双光束干涉实验的实施与分析

双光束干涉实验的实施与分析

光的偏振与干涉效应
偏振性质研 究
对实验结果的影 响
偏振实验展 示
拓展干涉应用领 域
干涉效应分 析
光的偏振行为认 识
偏振片调整
观察到的效应
惠更斯原理在干涉实验中的应 用
惠更斯原理是描述波动现象的重要原理,可以应 用于解释干涉实验中的一些现象。结合惠更斯原 理,可以更深入地理解干涉现象的成因和干涉条 纹的形成规律。
激光干涉仪的精密测量
高精度测量
激光干涉仪能够 实现高精度的长 度、位移等参数
测量
原理优化
利用双光束干涉 实验的原理,可 以改进激光干涉
仪的性能
测量精度提 高
优化激光干涉仪, 可以提高测量的
精度和准确性
广泛应用
激光干涉仪在科 学研究、工业制 造等领域都有重
要应用
光栅测量与光学信号处理
01 精密测量
实验结果的统计与分析
多次实验数据统计
对多次实验数据进行统计 分析,可以得到更加准确 的结果和结论。
误差排除
利用统计方法对实验数据 进行处理,可以排除误差 影响,提高实验结果的可 靠性。
● 04
第四章 双光束干涉实验的进 一步研究
光的相干性与干 涉结果
光的相干性是影响干 涉结果的重要因素, 对光源的相干性进行 研究有助于理解干涉 现象的本质。通过改 变光源的相干性,可 以观察到干涉条纹的 变化,从而探究相干 性对干涉实验的影响。
校准精度
仪器校准是确保测量准确 性的重要环节 利用双光束干涉实验,可 以提高校准的精度,保证 测量结果的可信度
性能稳定
校准后的光学仪器性能更 为稳定,能够长时间保持 高精度工作 为各种应用提供可靠的测 量支持
可靠性提升

光的干涉实验报告

光的干涉实验报告

光的干涉实验报告
光的干涉实验是物理学中非常经典的实验之一,其又被称为杨氏干涉实验,是由诺贝尔物理学奖获得者杨振宁等科学家研究和发现的。

本实验的基本思想是通过两束光分别从不同位置照射到物体上,使得光波与光波之间相互干扰,以检测和观测物体上位置的细微变化和结构。

光的干涉实验的原理是基于光的波动性和相位差的概念,其关键在于物体表面会反射出两束光,这两束光之间的相位差会使得光波之间发生干涉,从而产生干涉条纹。

干涉条纹的特征是黑白相间的交替条纹,这是在线性两端的光波叠加相消和叠加增强的过程中形成的。

在进行光的干涉实验时,先要制备一个干涉仪,其中包括一个光源,一块分束器,两条射程相等的光路,以及一个接收器。

制备完毕后,需要将两束光借助分束器分别引入到干涉仪中,分别照射到物体上,形成两束反射光,从而在接收器上观测到干涉条纹。

光的干涉实验在实践中有很多的应用,其中最为重要的是对物体形态、变形等细微的检测和研究,在材料科学、工业制造、生物医学等领域都有广泛的应用。

在实验的过程中,干涉条纹的实验结果不仅与制备的干涉仪有关,还与环境的温度、湿度等因素有关。

因此在进行实验时要注意细节,控制好各项条件,以保证实验结果的精确性和可靠性。

总之,光的干涉实验是物理学中一个经典的实验,其原理是基于光的波动性和相位差的概念,通过观测干涉条纹的形成,可以检测物体表面位置和结构的微小变化。

在实际应用中,光的干涉实验具有很多的用处,在材料科学、医学和制造工业中有着广泛的应用。

因此,在进行实验时要注意严谨实验的步骤,以保证实验结果的区分度和可靠性。

光的干涉实验

光的干涉实验光的干涉实验是物理学中经典的实验之一,通过干涉现象的观察和分析,可以深入了解光的性质和行为。

本文将就光的干涉实验进行介绍和探讨,以帮助读者更好地理解和掌握这一重要的实验内容。

1. 实验原理光的干涉是指两束或多束光波相互叠加而产生明暗交替的干涉条纹现象。

干涉条纹的出现是由于光的波动性质引起的。

光的波动性可以通过互相干涉的光波产生干涉现象予以验证。

2. 实验设备与操作步骤在进行光的干涉实验时,通常需要准备以下设备:激光器、双缝间隔器、干涉屏等。

首先,将激光器和双缝间隔器固定在适当的位置上。

确保激光器能够发出稳定、单色的光线,并调整双缝间隔器的间距,使得两个缝隙之间的距离保持一定的合理范围。

接下来,将干涉屏放置在适当的位置,以接收干涉条纹的投影。

调整干涉屏的位置和角度,使得干涉条纹清晰可见。

最后,进行实验时,打开激光器,观察干涉屏上的干涉条纹。

可以通过调整双缝间隔器的间距、改变光的入射角度等方式,来改变干涉条纹的形态和分布情况。

3. 干涉条纹的解释干涉条纹的出现与光波的干涉现象密切相关。

当两束光波(或多束光波)相遇时,它们会相互叠加形成新的光波,根据光波的波动性质,叠加的过程会产生干涉条纹。

而干涉条纹的形态和分布则受到双缝间隔器的间距、光的波长以及观察位置的影响。

一般情况下,若双缝间隔较小,光的波长较大,观察位置离干涉屏较远,则干涉条纹较密集,形成明暗相间的条纹纹理;反之,若双缝间隔较大,光的波长较小,观察位置离干涉屏较近,则干涉条纹较稀疏,相邻的明暗区域间距较大。

4. 实验应用与进一步研究光的干涉实验不仅仅是一种基础的物理实验,它还在很多领域有着广泛的应用。

例如,在光学仪器制造、光学测量等工程中,通过光的干涉实验可以实现光的精密调节和测量。

此外,还可以通过干涉条纹的形态和分布来研究光的波动性质以及光的干涉现象的规律性,进一步拓展对光学和物理学的理解和应用。

总结:通过光的干涉实验,我们可以深入了解光的波动性质以及干涉现象的规律性。

光纤干涉传感实验报告

1. 了解光纤干涉传感的基本原理和实验方法。

2. 掌握光纤干涉传感器的构造及其在测量中的应用。

3. 通过实验验证光纤干涉传感器的测量精度和可靠性。

二、实验原理光纤干涉传感器是基于光干涉原理的一种新型传感器。

当两束光波在空间相遇时,如果它们的相位差为零或整数倍的2π,则两束光波相互加强,形成亮条纹;如果相位差为奇数倍的π,则两束光波相互抵消,形成暗条纹。

通过测量干涉条纹的变化,可以实现对被测物理量的精确测量。

光纤干涉传感器通常采用迈克尔逊干涉仪或法布里-珀罗干涉仪等光学原理。

本实验采用迈克尔逊干涉仪,其基本原理如下:1. 激光器产生一束连续激光,经扩束镜后变为平行光束。

2. 平行光束经分束器分为两束,一束作为参考光,另一束作为测量光。

3. 测量光经光纤传输到达被测物体,反射后返回光纤。

4. 参考光和测量光在光纤端面发生干涉,形成干涉条纹。

5. 干涉条纹通过光纤传输,经光电探测器接收并转换为电信号。

6. 电信号经处理后,可得到被测物理量的信息。

三、实验仪器与设备1. 激光器2. 扩束镜3. 分束器4. 光纤传感器5. 光电探测器6. 数据采集系统7. 计算机1. 将激光器、扩束镜、分束器、光纤传感器、光电探测器和数据采集系统连接成实验电路。

2. 打开数据采集系统,设置采集参数。

3. 启动激光器,调节扩束镜和分束器,使激光束通过光纤传感器。

4. 测量参考光和测量光的强度,记录数据。

5. 改变被测物理量,观察干涉条纹的变化,记录数据。

6. 对采集到的数据进行处理,得到被测物理量的信息。

五、实验结果与分析1. 当被测物理量改变时,干涉条纹发生相应的变化。

根据干涉条纹的变化规律,可以计算出被测物理量的变化量。

2. 通过实验验证,光纤干涉传感器的测量精度较高,可满足实际应用需求。

3. 分析实验数据,探讨影响光纤干涉传感器测量精度的因素,并提出改进措施。

六、实验总结1. 本实验成功实现了光纤干涉传感器的测量,验证了其测量精度和可靠性。

揭示光的干涉现象的双光束干涉实验

揭示光的干涉现象的双光束干涉实验引言:光的干涉现象是物理学中一个重要的现象,它可以用于分析和理解光的性质。

双光束干涉实验是一种常见的实验方法,通过它可以直观地观察到光的干涉效应。

本文将详细介绍这个实验的背景、原理、实验过程以及实验的应用和其他相关的专业性角度。

一、背景介绍:光的干涉现象是指两束或多束光相互叠加时产生的互相增强或抵消的现象。

这种现象说明了光既可以表现出波动性,又可以表现出粒子性。

二、双光束干涉实验原理:双光束干涉实验是通过将单色光分为两束光,并使它们在某一空间区域内相遇,进而产生干涉现象。

其核心原理是叠加原理和相干性原理。

1. 叠加原理:光的叠加原理是指当两束或多束光相遇时,它们的振幅将叠加在一起。

在双光束干涉实验中,单色光通过分光镜分成两束光,然后经过不同的光程传播,再次汇聚到一起。

这时,两束光会发生干涉现象,根据光程差的不同,干涉会有增强或抵消的效果。

2. 相干性原理:相干性是指两束或多束光波的波形之间存在一定关系,可以通过相位差来描述。

两束光在叠加的时候,它们的相位差决定了干涉的结果。

当相位差为整数倍的2π时,叠加效果增强;当相位差为奇数倍的π时,叠加效果抵消。

因此,控制相位差是双光束干涉实验中的关键。

三、实验准备:进行双光束干涉实验前,我们需要准备一些实验装置。

以下是一些基本的实验装置和材料:1. 光源:单色光是必需的,如使用激光器或单色滤光片。

2. 分束器:通常使用半透镜或分光镜来将光分成两束。

3. 光路调节装置:如平行平板或反射镜,用于调节两束光的光程差。

4. 探测器:如光电二极管或底片,用于通过观察干涉条纹来检测干涉现象。

四、实验过程:下面将详细介绍双光束干涉实验的实验过程:1. 确定光源:选择一种适合的单色光源,如激光器。

2. 分束器设置:将光通过分束器分成两束光。

可以使用半透镜或分光镜来实现分束。

3. 光路调节:通过调整平行平板或反射镜的位置,控制两束光的光程差。

迈克尔逊干涉实验报告

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。

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