物理光学实验
高中物理中的光学实验与观察
高中物理中的光学实验与观察光学是物理学中重要的分支，研究光的传播、反射、折射、散射等性质。
在高中物理课程中，光学实验和观察是帮助学生理解光学原理的重要手段。
本文将介绍几个常见的光学实验和观察，帮助学生更好地理解光学学科。
一、实验一：光的反射在物理学中，我们经常听说光具有反射的性质。
我们可以通过一个简单的实验来直观地观察和验证光的反射现象。
实验所需材料有：一块平滑的镜子、一束光线源（如手电筒）和一个白色纸板。
1. 将镜子竖直放置在桌子上，并将光线源对准镜子。
2. 调整光线源的角度，使光线射向镜子表面。
3. 将纸板放置在光线与镜子交汇的位置。
4. 观察并记录光线在镜子上的反射现象。
通过这个实验，我们可以看到光线将按照与镜子表面的入射角相等的角度反射回来。
这个实验验证了光的反射规律。
二、实验二：折射定律在光学中，折射是指光线从一种介质射向另一种介质时由于光速的改变而发生的偏折现象。
我们可以通过一个实验来观察和验证折射现象，并理解折射定律。
实验所需材料有：一个透明的玻璃棱镜和一束光线源（如手电筒）。
1. 将光线源放置在玻璃棱镜的一侧，使光线射向棱镜的表面。
2. 观察并记录光线射入和穿出棱镜时的偏折角度。
3. 计算并比较入射角和折射角之间的关系。
通过这个实验，我们可以发现入射角和折射角之间的关系遵循折射定律，即光线从一种介质射向另一种介质时，入射角、折射角和两种介质的折射率之间满足一个简单的数学关系。
三、实验三：光的分光现象光的分光是指当光通过一个透明介质时，由于介质的折射率与光的波长之间的关系不同，导致不同波长的光被分离出来的现象。
我们可以通过实验来观察和理解光的分光现象。
实验所需材料有：一个三棱镜和一束白色光源（如日光灯）。
1. 将白色光源放置在透明三棱镜的一侧。
2. 观察并记录透过三棱镜后，光线被分离为不同颜色的光谱现象。
通过这个实验，我们可以看到，光经过三棱镜的折射和反射后，被分解成红、橙、黄、绿、青、蓝和紫等不同颜色的光谱。
物理学光学实验
物理学光学实验光学实验引言光学实验是物理学中的重要实践环节，通过实验可以直观地观察和验证光的性质和规律。
本教案将介绍一系列光学实验，包括光的折射、反射、干涉、衍射等现象。
通过这些实验，学生将深入了解光的本质和行为，培养实验设计和数据处理的能力。
一、光的折射实验1. 实验目的通过观察光在不同介质中传播时的折射现象，理解光的折射定律。
2. 实验器材光源、平面透镜、直尺、半透明玻璃板等。
3. 实验步骤1) 将光源放置在实验台上，使其发出平行光束。
2) 将平面透镜放置在光束前方，调整透镜位置，使光束通过透镜后成为平行光束。
3) 在透镜后方放置半透明玻璃板，观察光束经过玻璃板后的折射现象。
4) 移动玻璃板的位置，观察光束的折射角度变化。
5) 根据观察结果，绘制光线的入射角和折射角的关系图，并验证折射定律。
4. 实验结果与分析通过实验观察和数据处理，学生可以得出光的入射角和折射角之间满足正弦定律的结论，并进一步理解光的折射现象。
二、光的反射实验1. 实验目的通过观察光在不同表面上的反射现象，理解光的反射定律。
2. 实验器材光源、平面镜、直尺等。
3. 实验步骤1) 将光源放置在实验台上，使其发出平行光束。
2) 将平面镜放置在光束前方，调整镜子位置，使光束反射后成为平行光束。
3) 观察光束在镜子上的反射现象，包括入射角、反射角和法线的关系。
4) 移动镜子的位置，观察光束的反射角度变化。
5) 根据观察结果，绘制光线的入射角和反射角的关系图，并验证反射定律。
4. 实验结果与分析通过实验观察和数据处理，学生可以得出光的入射角和反射角之间满足等角度的结论，并进一步理解光的反射现象。
三、光的干涉实验1. 实验目的通过观察光的干涉现象，理解光的波动性质。
2. 实验器材光源、双缝装置、干涉屏、直尺等。
3. 实验步骤1) 将光源放置在实验台上，使其发出单色光。
2) 在光源后方放置双缝装置，调整双缝的间距和宽度。
3) 在双缝后方放置干涉屏，观察干涉条纹的形成。
初中物理光学实验的基本操作
初中物理光学实验的基本操作光学实验是初中物理学习的重要内容，通过实验可以直观地观察和验证光的性质和光学定律。
下面将介绍几个基本的光学实验及其操作方法。
1.光的直线传播实验：实验目的：验证光的直线传播性质。
实验器材：白纸、直尺、小孔板、手电筒。
实验步骤：1）在白纸上绘制一个实验线，表示光的传播方向。
2）在实验线上选择一个点，用小孔板打一个小孔，这个小孔即可作为光源。
3）保持手电筒平行于实验线，将手电筒靠近小孔板，观察光线从小孔射出后是否沿直线传播。
4）改变手电筒与小孔板的位置，观察光线是否仍然能够沿直线传播。
2.光的反射实验：实验目的：验证光的反射定律。
实验器材：白纸、镜子、直尺、小物体。
实验步骤：1）将镜子竖直放置在白纸上。
2）在白纸上绘制出入射光线和反射光线的实线，和法线的虚线。
3）将小物体放在入射光线上，观察入射光线和反射光线是否满足光的反射定律，即入射角等于反射角。
4）改变入射角的大小，观察反射角的变化。
3.光的折射实验：实验目的：验证光的折射定律。
实验器材：白纸、直尺、棱镜。
实验步骤：1）将棱镜放在白纸上。
2）在白纸上绘制入射光线、折射光线和法线。
3）将入射光线从空气中射向棱镜，观察入射光线和折射光线是否满足光的折射定律，即入射角的正弦值与折射角的正弦值的比等于两种介质的折射率之比。
4）改变入射角的大小，观察折射角的变化。
4.光的散射实验：实验目的：观察和研究光在不同介质中的散射现象。
实验器材：白纸、直尺、水槽、光源。
实验步骤：1）将水槽填满水，并将光源放在一侧。
2）在光源的对面放置白纸，使白纸能够观察到从光源射过来的光。
3）观察光线在水中的传播和散射情况，可以看到光在水中有弯曲和散射的现象。
4）改变光源的位置和水槽内的水的深度，观察光线传播和散射的变化。
通过这些基本的光学实验，学生可以直观地观察到光的性质和光学定律的实际应用，加深对光学原理的理解。
同时，在实验中也需要注意操作的规范性和安全性，保持实验器材的整洁和安全。
高中物理光学实验
高中物理光学实验
1. 双缝干涉实验：使用一台激光器和双缝实验台，通过调节缝宽和间距来观察干涉条纹的产生和运动。
2. 杨氏双缝衍射实验：使用一台激光器、双缝和屏幕，在不同的距离和角度下观察衍射图样的形态和变化规律。
3. 单缝衍射实验：使用一台激光器、黑色单缝和屏幕，通过调节单缝宽度和光源的位置来观察衍射现象。
4. 光的折射实验：使用一个玻璃棱镜、一台激光器和屏幕，观察光线在棱镜内部折射和反射的情况。
5. 凸透镜成像实验：使用一个凸透镜、光源和屏幕，通过调节物体离透镜的距离和凸度来观察成像的过程和规律。
6. 平面镜成像实验：使用一个平面镜、光源和屏幕，通过调节物体距离镜面的距离和角度来观察成像的规律。
7. 光栅谱仪实验：使用一台光栅谱仪和光源，观察通过光栅的光线被分散成各种颜色条纹的现象，并测量其频率和波长。
物理学中的光学实验
物理学中的光学实验光学实验是物理学中的重要组成部分，通过实验研究光的性质和行为，揭示了光的本质以及与物质的相互作用。
本文将从光的传播、折射、干涉和衍射等方面，介绍一些经典的光学实验。
一、光的传播实验光的传播是光学实验的基础，最早的光传播实验之一是荷兰科学家胡克的实验。
他利用一块狭缝，让光通过狭缝后形成直线传播，验证了光是直线传播的。
这个实验不仅揭示了光的传播方式，还为后来的实验提供了基础。
二、光的折射实验光的折射是光通过不同介质时改变传播方向的现象。
这一现象最早由英国科学家斯内尔斯利发现并进行了实验验证。
他利用一块玻璃板，将光通过板的两个表面，观察到光线在玻璃板内部发生折射的现象。
通过实验，斯内尔斯利还发现了光的折射定律，即入射角、折射角和介质折射率之间的关系。
三、光的干涉实验光的干涉是指两束或多束光相互叠加形成干涉条纹的现象。
干涉实验中最经典的实验是托马斯·杨的双缝干涉实验。
他利用两个狭缝，让光通过狭缝后形成干涉条纹，证明了光是波动性质的。
这个实验揭示了光的波动性质，并为后来的光的干涉实验和干涉仪器的发展奠定了基础。
四、光的衍射实验光的衍射是指光通过物体边缘或狭缝时发生弯曲和扩散的现象。
光的衍射实验中，最经典的实验是英国科学家杨德布罗的单缝衍射实验。
他利用一条狭缝，让光通过狭缝后形成衍射现象，观察到了衍射条纹的形成。
这个实验揭示了光的波动性质，并为后来的光的衍射实验和衍射仪器的发展提供了重要的参考。
五、光的干涉与衍射实验的应用光的干涉与衍射实验不仅仅是理论研究的工具，还有许多实际应用。
例如，干涉仪器被广泛应用于光学测量、光学显微镜和激光技术等领域。
衍射实验则被应用于光学图案的制作、光学信息的存储和光学传感器等领域。
这些实验的应用推动了光学技术的发展，对现代科学和工程领域产生了深远的影响。
综上所述，光学实验在物理学中起着重要的作用，通过实验揭示了光的性质和行为。
从光的传播、折射、干涉和衍射等方面，我们介绍了一些经典的光学实验。
物理光学实验
物理光学实验物理光学实验是物理学和光学学科中的重要实验之一。
通过实验，我们可以深入了解光的性质和现象，并验证光的理论模型和规律。
下面将介绍几个常见的物理光学实验。
1. 干涉实验干涉实验是物理光学中最基础也是最经典的实验之一。
它通过将光束分成两束，再让它们发生干涉，从而观察干涉条纹的现象。
著名的杨氏双缝干涉实验就是干涉实验的典型例子。
这个实验展示了光的波动性质，以及波长和光程差对干涉条纹位置和强度的影响。
2. 衍射实验衍射实验是另一个重要的物理光学实验，可以用来探索光的波动性和衍射现象。
光通过一个狭缝或物体边缘时，会发生弯曲和分散，产生特定的衍射图案。
著名的菲涅耳衍射和菲涅耳直线光栅实验就是衍射实验的经典案例。
通过观察和测量衍射图案，可以研究光的传播规律和波动性质。
3. 偏振实验偏振实验是用来研究光的偏振性质的实验。
光经过偏振器后，只能沿着特定方向振动。
根据偏振光的传播方向和偏振器的角度，可以调节光的强度和偏振状态。
偏振实验可以用来研究偏振光的性质，如马吕斯定律和布菲尔定律。
它在光学通信、光学仪器等领域有重要应用。
4. 折射实验折射实验是用来研究光在不同介质中传播和折射现象的实验。
斯涅耳定律和折射率的测量就是折射实验的经典案例。
实验中，光经过界面时会发生折射，传播方向发生改变。
通过改变入射角度和介质折射率，可以观察和测量折射现象，并验证光的折射理论。
5. 散射实验散射实验用于研究光在物体表面或粒子中发生散射的现象。
散射实验可以用来研究散射的颜色、强度和角度分布等特性。
著名的雷利散射和光散射光谱实验就是散射实验的典型案例。
散射实验在大气物理学、颗粒物理学和光学成像等领域有广泛应用。
通过以上几个物理光学实验，我们可以深入了解光的性质和现象，探索光的规律和理论模型。
实验的结果和数据可以与理论预测进行比较，从而验证光学理论的准确性和可靠性。
物理光学实验不仅是物理学和光学学科的基础，也为科学研究和技术应用提供了重要支撑。
物理光学实验分析
物理光学实验分析一、引言物理光学实验是通过观察、测量光的现象和性质，来研究光的本质和规律的实践操作。
在物理学研究中，光学实验起到了至关重要的作用。
本文将对光的干涉、衍射、吸收和透射等实验进行分析和探讨。
二、干涉实验分析1. 杨氏双缝实验杨氏双缝实验是经典的干涉实验之一，它通过在光路上设置两个狭缝，观察到的干涉条纹现象来展示光的波动性。
该实验通过测量干涉条纹的间距，可以得到光的波长，并进一步验证光的波粒二象性。
2. 牛顿环实验牛顿环实验是一种干涉实验，借助光的相干性以及薄膜的微弱干涉，形成了一组圆环条纹。
通过测量牛顿环的半径，我们可以得到透明薄片的曲率半径、薄片的厚度等参数，从而实现精确测量光学元件的性能。
三、衍射实验分析1. 单缝衍射实验单缝衍射实验是通过将光通过一个狭缝后，观察到的光的弯曲现象，来验证光的波动性和衍射现象。
通过测量衍射角度和衍射条纹宽度，可以进一步计算出光的波长和缝宽之间的关系，从而得到精确的光波特性。
2. 衍射光栅实验衍射光栅实验是利用光栅的衍射现象，可以产生多级衍射光谱。
通过衍射光栅实验，我们可以测量光栅常数、光栅的线数等参数，进而实现准确的波长测量和色散效应的研究。
四、光的吸收和透射实验分析1. 光的吸收实验光的吸收实验是通过测量不同材料对光的吸收程度，来研究材料的光学特性。
通过调节光源强度、材料厚度等参数，我们可以得到材料的吸收系数、透射率等重要参数，为光学材料的应用提供实验依据。
2. 光的透射实验光的透射实验可以通过对材料中光的透射进行观察和分析，进一步了解材料在不同波长光照射下的特性。
通过测量透射光的强度、透射角度等参数，我们可以得到材料的透过率、折射率等关键参数，为光学设备的设计和优化提供重要参考。
五、实验的意义和应用物理光学实验作为物理学研究中的重要组成部分，对于理论验证、技术研发和仪器仪表的改进具有重要意义。
通过光学实验可以深入了解光的性质和规律，进而应用于光学仪器、光纤通信、激光技术、医学影像等领域，推动科技的发展和应用。
物理光学的实验
物理光学的实验物理光学是研究光的性质和行为的一门学科，通过实验可以直观地观察和验证光的一些基本原理和现象。
本文将介绍几个常见的物理光学实验，包括狭缝衍射、干涉实验和偏振实验。
一、狭缝衍射实验狭缝衍射实验是研究光的衍射现象的重要手段之一。
在实验中，我们通常使用光源、狭缝和屏幕进行观察和测量。
实验材料和装置：1. 光源：一束单色光，如激光光源或钠灯。
2. 狭缝：可以是单缝或双缝，宽度可调。
3. 屏幕：用于接收和观察衍射光的位置和形状。
实验步骤：1. 将光源放置在一定的距离上，并将光线通过狭缝。
2. 在一定的距离上放置屏幕，观察观察衍射光的位置和形状。
实验结果和分析：当光线通过狭缝后，会发生衍射现象。
在屏幕上形成一系列明暗相间的衍射条纹，这些条纹是由光的波动性引起的。
我们可以通过测量条纹的位置和宽度来确定狭缝的宽度和衍射的特性。
二、干涉实验干涉实验是研究光的干涉现象的重要实验之一。
通过干涉实验可以观察到由两个或多个光源产生的干涉条纹。
实验材料和装置：1. 光源：使用单色光源。
2. 分光镜：将光源分成两束平行光线。
3. 反射镜或透镜：可以改变光线的路径和方向。
4. 干涉屏：用于接收干涉光的位置和形状。
实验步骤：1. 将光源经过分光镜分成两束光线，并使其经过反射镜或透镜后汇聚在同一位置。
2. 将干涉屏放置在汇聚光线的路径上，观察干涉条纹。
实验结果和分析：在干涉条纹中，出现了明暗相间的条纹。
这是由于两束光线相遇并干涉而产生的。
通过观察条纹的位置和形状，可以了解光源的相干性和波长。
三、偏振实验光的偏振是指光的振动方向在一个特定平面上的现象。
偏振实验是研究和分析光的偏振现象的重要实验之一。
实验材料和装置：1. 光源：使用自然光源。
2. 偏振器：用于将自然光转变为具有特定偏振方向的偏振光。
3. 偏振片：用于观察和分析偏振光的特性和效应。
实验步骤：1. 将自然光传入偏振器，将其转变为偏振光。
2. 使用偏振片观察偏振光的效应，如透射或反射后的光强变化。
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物理光学实验华中科技大学光电子科学与工程学院2011.9前言本实验教材是根据光电子科学与工程学院物理光学教学大纲中规定的实验要求选编的。
本实验教材共选入8个实验。
内容涉及光的干涉、衍射、偏振等方面。
本实验教材所列实验项目均选自本院物理光学实验室参编及长期使用的《物理光学实验》，适用于光电子信息类专业学生使用，亦可作为非光电类专业学生的选修教材。
光学实验室的一般规则光学实验要求测量精度高，所用仪器和装置比较精密，对测量条件、周围环境以及对实验者的实验技能都有较高的要求。
因此，在做实验之前，除必须认真阅读实验教材及有关资料，了解清楚实验的目的、原理、方法、步骤和要求外，进入实验室后还必须自觉遵守实验室的规则和对某些实验的特殊要求。
现将实验室的一般规则叙述如下：1.光学仪器多是精密贵重仪器。
取放仪器时，思想要集中，动作要轻、慢。
在没有了解清楚仪器的使用方法之前，切勿乱拧螺丝，碰动仪器或随意接通电源。
2.大部分光学元件用玻璃制成，光学面经过精细抛光，一般都具有Ra0.010的粗糙度。
使用时要轻拿轻放，勿使元件相互碰撞，挤压，更要避免摔坏；暂时不用的元件，要放回原处，不要随意乱放，以免无意中将其扫落地面导致损坏。
3.人的手指带有汗渍脂类分泌物，用手触摸光学面会污染该光学面，影响其透光性和其它光学性质。
因此，任何时候都不能用手去触摸光学表面，只能拿元件的磨砂面。
正确的姿势如图所示。
4.不要对着光学元件和光学系统讲话，打喷嚏和咳嗽，以免涎液溅落镜面造成污痕。
5.光学面若落有灰尘，应先用干净、柔软的脱脂毛刷轻轻掸除，或用“橡皮球”吹除。
严禁用嘴去吹。
一般不能随意擦拭光学表面。
必要时可用脱脂棉球蘸上酒精乙醚混合液轻轻擦拭，切忌用布直接擦拭。
6.光学面上若沾有油污等斑渍时，不要立即动手擦拭。
因为很多光学表面镀有特殊的光学薄膜，在擦拭之前，一定要了解清楚情况，然后再在教师或实验工作人员指导下，采取相应的措施，精心处理。
7.光学仪器中有很多经过精密加工的部件。
如光谱仪和单色仪的狭缝、迈克耳逊干涉仪的蜗轮蜗杆、分光计的读数度盘等，都要小心使用，按规则操作，切忌拆御仪器，乱拧旋钮。
8.要讲究清洁卫生，文明礼貌，不得大声喧哗，打闹。
9.实验完毕，要向指导教师报告实验结果和仪器的使用情况。
整理好仪器，填写仪器使用卡，经允许后方可离开实验室。
实验程序框图⏹自己动手为主：一定要亲自做实验，对实验现象进行分析，培养独立自主的能力，会有成就感。
⏹老师指导为辅：问题不包办，只做点拨提示，保证实验正常进行。
目录前言光学实验室的一般规则实验程序框实验一菲涅耳双棱镜干涉及应用 (1)实验二迈克耳逊干涉仪 (6)实验三用法布里－－珀罗（F－P）干涉仪测量钠双线的波长差 (13)实验四双光源衍射法测量光谱仪狭缝宽度 (19)实验五衍射光栅分光特性测量 (24)实验六偏振光的获得与检测 (30)实验七电光调制实验 (37)实验八声光调制实验 (47)实验一 菲涅耳双棱镜干涉及应用[实验目的]1． 观察和研究双棱镜产生的干涉现象； 2． 测量干涉滤光片的透射波长λ0。
[仪器和装置]白炽灯，干涉滤光片，可调狭缝，柱面镜， 菲涅耳双棱镜，双胶合成象物镜，测微目镜。
[实验原理]菲涅耳双棱镜装置如图1－1a 所示，它由两个相同的棱镜组成，两个棱镜的折射角α很小，一般约为03'。
从点（或缝）光源S 来的一束光，经双棱镜折射后分为两束。
从图中可以看出，这两折射光波如同从棱镜形成的两个虚象S 1和S 2发出的一样，S 1和S 2构成两相干光源，在两光波的迭加区产生干涉。
a b图 1—1 双棱镜干涉原理图从图1－1b 看出，若棱镜的折射率为n ，则两虚象S 1、S 2之间的距离a n l d )1(2-= （1—1） 干涉条纹的间距λan l l l e )1(2'-+=（1—2）当取n=1.50时，则有λlal l e '+=（1—3）可解出e l l la'+=λ （1—4） 若在迭加区内放置观察屏E ，就可接收到平行于脊棱的等距直线条纹。
当用白光照明时，可接收到彩色条纹。
利用图1—2可导出干涉孔径角''l l al +=β （1—5） 光源临界宽度λαβλ'1l lb +==（1—6）从式（1—5）、式（1—6）看出，当l '=0时，β=0，光源的临界宽度b 变为无穷大。
此时，干涉条纹定域在双棱镜的脊棱附近。
b 为有限值时，条纹定域在λαλ-≤b ll ' （1—7）的区域内。
图1—2 双棱镜干涉的几何关系图[内容和步骤]1．调节光路，观察和研究双棱镜干涉现象 (1)按图1—3所示，将光学元件与装置安放在光具座上。
调节光学系统，使其满足同轴等高的要求。
(2)取l ≈200mm, l '≈1200mm, 按λ=550nm, a=03'，n=1.50计算出b 的数值。
置狭缝宽度b t =b/4, 调节棱镜的脊棱与狭缝方向平行，直到使得测微目镜视场里出现清晰的干涉条纹为止。
增大或减小狭缝宽度b, 观察干涉条纹对比度的变化，并给予解释。
图1—3 双棱镜干涉实验装置图1-白炽灯 2-滤光片 3-柱面镜 4-狭缝 5-双棱镜 6-成象物镜 7-测微目镜*(3)在狭缝光源前依次安放具有不同波长带宽的滤光片，观察干涉条纹对比度的变化，并解释之。
2．测量干涉滤光片中心透射长λ0。
由式（1—3）看出，为了测量λ0，需要在一定的精度范围测定d 、l 、l '与e 值(1) 测定d 值图1—4 二次 （共轭） 成象法测量d 值如图1—4所示，通常S 1、S 2和S 并不在与图面垂直的同一平面内，而D 和A 又应从S 1S 2处测量才算准确，故测量d 时，采用二次（共轭）成象法，即成象物镜6在第一个位置时，若从测微目镜中测得S 1，S 2的两个实象s '1，s '2之间的距离d 1，据物象关系，则有B Ad d =1 （1－8） 物镜6在第二个（共轭）位置成象时，则有ABd d =2 （1－9） 由上两式可解出21d d d = （1—10） 实验中，对d 值的测量不应少于三次，然后取其平均值d 。
(2) D 的计算设物镜6从第一个位置移置至第二个（共轭）位置的位移量是C, 则C=B －A ，而D =l +l ’=A +B ，再与和式（1—9），式（1—10）联立，消去A 、B ，可得到：2121d d d d CD -+= （1—11）由各次测量C 、d 1、d 2值，计算相应的D ，然后取其平均值D 。
（3）测量条纹间距e用测微目镜测出10条以上明（或暗）条纹的宽度，计算出干涉条纹间距e 。
多次重复测量，取其平均值e 。
（4）将e D d 、、各值代入式（1—4）计算干涉滤光片中心透射波长λ。
（5）计算λ0的相对误差与标准误差，分析误差产生原因。
[思考题]1．如果给你多块双棱镜，你能否从其外形以及棱镜所产生的干涉条纹来比较它们质量的优劣？2．如果狭缝方向与脊棱稍不平行，就看不见干涉条纹，为什么？附录 关于标准误差根据误差理论，剩余误差定义为：l l i i -=υ (1—1ˊ)式中，l i 是对量l 的第i 次测量值。
l 是对量l 进行n 次测量的算术平均值，即nl l l l n+++=21（1—2ˊ）由贝塞耳公式可知，单次测量的标准误差表示为1][2-=n υσ （1—3ˊ）式中][2υ是剩余误差的平方和，即∑-=in i122][υυ （1—4ˊ）实验二迈克耳逊干涉仪[实验目的]1．熟悉迈克耳逊干涉仪的结构，学会调节和使用迈克耳逊干涉仪的方法；2．观察和研究非定域干涉、定域干涉现象；3．观察和测量不同光源的相干长度；4．测定He-Ne激光波长。
[仪器和装置]迈克耳逊干涉仪，He—Ne激光器，白炽灯，钠光灯。
迈克耳逊（以下简称迈氏）干涉仪，最初是为研究地球和“以太”的相对运动由迈克耳逊设计的，后来在光谱学和标准米原器校正中加以使用，是历史上最著名的干涉仪。
它的结构简单，精度高，是许多现代干涉仪的原型。
图2—1是迈氏干涉仪的光路图，图2—2是国产WSM—100形迈氏干涉仪的外形。
如图所示，仪器的干涉系统与观察测量系统都安装在稳定的底座9上。
图2—1 迈克耳逊干涉仪光路原理图图2—2 WSM—100形迈氏干涉仪外形图干涉系统由分光板G1，补偿G2，平面反射镜M１和M２组成。
G1、G2是两块材料相同、形状一样的平行平面玻璃板。
在G1的后表面上镀有银或铝的半透半反射膜A。
从图2—1可以看出，不加G2时，光束I经过G1三次，而光束Ⅱ只经过一次。
这种不对称性，对单色光干涉并不重要，但在白光干涉时，由于G 1的色散会对不同波长的光波产生附加光程差，加入G 2可以补偿这种附加光程差，以便得到清晰的白光干涉条纹。
3、4 为平面反射镜M 2的微调旋钮，在M 1、M 2后还有三只可调螺旋8，用以调节M 1、M 2间的相对倾角。
安装时，要求G 1平行于G 2。
M 1、M 2与G 1、G 2约成45°夹角。
在图2—1中，M '2是M 2在半反射面A 中的虚象，位于M 1附近。
干涉条纹可认为是M 1、M '2的反射光在干涉场中迭加相干的结果。
观察测量系统由导轨7，粗调手轮1，微调手轮2，读数窗5，观察屏6组成。
M 1由精密丝杆带动可在导轨7上平移，旋转手轮1或2，可改变M 1和M '2之间的距离d 。
在本仪器中，M 1镜的移动范围约为100mm ，读数精度为10-4mm ，可估读到10-5mm 。
M 1的位置由三部分读数之和决定，这些读数是导轨左侧的毫米标尺读数（mm ）、读数窗5显示的读数（10—2mm ）与微调手轮2的读数（10—4mm ）。
在一次测量中，手轮5和2应单向旋转，以避免逆转空回引起测量误差。
[实验原理]根据干涉理论，迈氏干涉属于分振幅双光束干涉类型。
图2-1中，考察点P 处的光程差θcos 2d =∆ （2—1）式中，d 为M 1、M '2之间的距离；θ为S 在M 1上的入射角。
迈氏干涉仪产生条纹的特性与光源特性、照明方式和M 1与M '2之间的相对位置有关。
现将具体情况分析如下：1. 等倾干涉（定域干涉）当M 1平行于M '2并用准单色扩展光源照明时，产生等倾干涉。
这时干涉条纹定域在无穷远处或透镜L 的焦平面上。
用聚焦于无穷远处的望远镜或眼睛可以直接观察。
图2-3说明了产生等倾圆环干涉条纹的过程。
对于中央圆纹，由于θm ＝０，光程差 △＝２d=m o λ 最大，干涉级次m o 最高，而后向外，依次降低。
若入射光波长λ和m θ固定不变，中央圆纹的干涉级次m 将随空气平板厚度d 而变化。