北航基础物理实验 迈克耳逊干涉仪的调整和波长测量
迈克尔逊干涉仪测量光波的波长实验报告
迈克尔逊干涉仪测量光波的波长实验报告
实验目的，通过使用迈克尔逊干涉仪测量光波的波长，掌握光
波的干涉现象和波长测量方法。
实验仪器，迈克尔逊干涉仪、光源、准直器、透镜、标准光栅、平面镜、反射镜、测微器等。
实验原理，迈克尔逊干涉仪是一种利用干涉现象测量光波波长
的仪器。
当两束光波相遇时，如果它们的相位差为整数倍的波长，
则它们将会发生干涉现象。
通过调节迈克尔逊干涉仪的镜面位置，
使得两束光波在干涉仪内部发生干涉，从而可以测量出光波的波长。
实验步骤：
1. 将光源通过准直器使其成为平行光，然后通过透镜使其成为
平行光束照射到迈克尔逊干涉仪上。
2. 调节迈克尔逊干涉仪的镜面位置，使得两束光波在干涉仪内
部发生干涉。
3. 通过调节反射镜和平面镜的位置，观察干涉条纹的变化，并记录下相应的位置。
4. 利用测微器测量镜面的位置差，从而计算出光波的波长。
实验结果，通过实验测量得到光波的波长为λ=xx nm。
实验结论，通过使用迈克尔逊干涉仪测量光波的波长，我们成功地掌握了光波的干涉现象和波长测量方法。
实验结果与理论值相符，说明实验方法是准确可靠的。
存在问题，在实验过程中，由于光源的稳定性和仪器的精度等因素可能会对实验结果产生一定的影响，需要进一步改进实验条件和提高实验技术。
改进方案，在今后的实验中，可以尝试使用更稳定的光源和更精密的仪器，以提高实验的准确性和可靠性。
总结，通过本次实验，我们深入了解了迈克尔逊干涉仪测量光波波长的原理和方法，掌握了光波的干涉现象和波长测量技术，为今后的实验和研究工作奠定了基础。
迈克尔逊干涉仪的调节和使用实验报告
a调节移动镜和参考镜后面的三个调节螺丝，将屏上观察到的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调节粗动手轮和参考镜下的两个微调螺丝，使干涉条纹疏密适中，并处于屏的中央位置，并且使移动镜、分光板、补偿板的几何中心和等倾干涉条纹的中心基本在一条直线上。
1.等倾干涉
当M1、M2完全平行时，将获得等倾干涉，其干涉条纹的形状决定于来自光源平面上的入射角i（如图35-3所示），在垂直于观察方向的光源平面S上，自以O点为中心的圆周上各点发出的光以相同的倾角 ，入射到M1、M2之间的空气层，所以它的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)
将数据表中的数据分成2组，采用逐差法进行处理，表中数据相对应的干涉条纹变化数N=50。
= = =
=
=
级亮圆纹不放改变m1m2的位置使其间隔增大但要保持2ecosikk不变则必须减小cosik来达到因此ik必须增大这就意味着干涉条纹从中心向外冒出减小cosik必然增大这就意味着ik所以相当于干涉圆环一个一个地向中心缩进环中心ik2k3时则干涉条纹就从中心冒出或向中心缩进始末两态的位置即可求出m2走过距离则可以计算出此时光波的波长n可见当m1m2之间的距离增大或减小实验内容和步骤一等倾干涉及激光波长的测定1
广西大学学生实验报告
成绩：指导教师：
专业：班别：实验时间：
实验人：学号：同组实验人：
实验名称：迈克尔逊干涉仪的调节和使用
实验目的: 1、了解迈克尔逊干涉仪的结构和干涉花样的形成原理
2、学会迈克尔逊干涉仪的调整和使用方法。观察倾干涉条纹，测量待测光波波长
实验仪器和用具：
钠光灯，毛玻璃屏，迈克尔逊干涉仪
实验29迈克耳孙干涉仪的调整及波长测量
实验 29 迈克耳孙干涉仪的调整及波长测量迈克耳孙干涉仪是一种利用分振幅法实现双光束干涉的仪器。
它可以观察许多干涉现象，能够较精密地测量微小长度或长度的微小变化，同时它又是许多近代干涉仪的原型。
迈克耳孙曾用它做了三个著名实验：迈克耳孙——莫雷实验，分析光谱的精细结构，用光波波长标定米表准原器。
这三个实验为物理学的发展作出了重大贡献，尤其迈克耳孙——莫雷实验否定了“以太”的存在，为相对论的提出奠定了极其重要的实验基础。
一． 实验目的1． 了解迈克耳孙干涉仪的结构和原理，掌握调节方法； 2． 用迈克耳孙干涉仪测量He-Ne 激光的波长。
二 仪器用具迈克耳孙干涉仪，He-Ne 激光器，透镜等。
三 实验仪器的基本原理迈克耳孙干涉仪原理如图4-54所示。
两平面反射镜1M ，2M ，光源S 和观察点E （或接收屏）四者北东西南各据一方。
1M ，2M 相互垂直，2M 是固定的，1M 可沿导轨作精密移动。
1G ，2G 是两块材料相同，薄厚均匀相等的平行玻璃片。
1G 的一个表面上镀有半透明的薄银层或铝层，形成半反半透膜，可使入射光分成强度基本相同的两束光，称1G 为分光板。
2G 与1G 平行，以保证两束光在玻璃中所走的光程完全相等且与入射光的波长无关，保证仪器能够观察单、复色光的干涉。
可见2G 作为补偿光程用，故称之为补偿板。
1G 、2G 与平面镜1M ，2M 成45°角。
如图4—54所示一束光入射到1G 上，被1G 分为反射光和透射光，这两束光分别经1M和2M 反射后又原路返回，在分光板后表面分 别被透射和反射，于E 处相遇后成为相干光，可以产生干涉现象。
图4-54中'2M 是平面镜2M 由半反膜形成的虚象。
图4—54迈克耳孙干涉仪光路图观察者从E 处去看，经2M 反射的光好象是从'2M 来的。
因此干涉仪所生产的干涉，和由平面1M 与'2M 之间的空气薄膜所产生的干涉完全一样的，在讨论干涉条纹的行成时，只需考察1M 和'2M 两个面所形成的空气薄膜即可，两平面互相平行我们可得面光源在无穷远处产生的等倾干涉，两面有个小的夹角我们可得到面光源在空气膜近处形成的等厚干涉。
迈克尔逊干涉仪的调整和使用
150 37.07750 400 37.15680 250 0.07930
200 37.09330 450 37.17255 250 0.07925
干涉环变化数 k2 位置读数 环数差
d2 mm
k k2 k1
di d2 d1 mm
平均值
代入数据
d
d
i 1
2 0.00004 U mm 3 1010 m k 250 2U d
测量结果表示
U (6337 3) 1010 m
迈克尔逊干涉仪的调节和使用
测量结果的相对误差
标 测 6328 6337 0 E 100 0 100 0 0 0.14 0 0 标 6328
M1 '
S
1'
迈克尔逊干涉仪的调节和使用
3、白光照射下看到彩色干涉条纹 条件：对于等倾干涉，要求 d 接近于零；对于等厚 干涉，只有ห้องสมุดไป่ตู้ M1′、M2 交线附近才可以看到。
点光源照明产生的干涉图（非定域干涉） 两个相干的单色点光源所发出的球面波在空间多 处相遇皆可产生干涉，此干涉不局限于某一特定区域， 称为非定域干涉。
迈克尔逊干涉仪的调节和使用
五、数据处理
干涉环变化数 k1 位置读数
d1 mm
0 37.03005 250 37.10915 250 0.07910
50 37.04590 300 37.12505 250 0.07915
100 37.06170 350 37.14095 250 0.07925
迈克尔逊干涉仪的调节和使用
四、实验内容
迈克尔逊干涉仪的调节
迈克尔逊干涉仪测量光波的波长实验报告
迈克尔逊干涉仪测量光波的波长实验报告实验目的：
本实验旨在利用迈克尔逊干涉仪测量光波的波长，通过干涉条纹的观察和测量，计算出光波的波长值。
实验原理：
迈克尔逊干涉仪是一种利用干涉现象测量光波波长的仪器。
它由半反射镜、全反射镜和分束器组成。
当一束光通过分束器后，被分成两束光线，分别经过两条光路后再次汇聚在一起，形成干涉现象。
通过调节其中一条光路的长度，使得两束光线的光程差为整数倍的波长，从而观察到明暗条纹，通过计算光程差的变化，可以得到光波的波长值。
实验步骤：
1. 调整迈克尔逊干涉仪，使得两束光线在屏幕上形成清晰的干涉条纹。
2. 通过微调其中一条光路的长度，观察干涉条纹的变化，并记录下对应的光程差值。
3. 根据光程差的变化，计算出光波的波长值。
实验结果：
通过实验观察和测量，得到了一系列光程差值，并通过计算得到了光波的波长值。
实验结果与理论值相符，证明了迈克尔逊干涉仪可以有效地测量光波的波长。
实验总结：
本次实验通过迈克尔逊干涉仪成功测量了光波的波长，实验结果准确可靠。
同时，实验过程中也发现了一些误差和不确定性，需要进一步改进和完善实验方法。
通过本次实验，加深了对光波性质和干涉现象的理解，为今后的光学实验打下了良好的基础。
迈克耳孙干涉仪调整及波长测定
（3）光电子的能量决定于光子的频率，频率越高，能量越大。
光电管
光电管是利用光电效应原理制成的能将光信号转化为电信号的光电器件。
迈克耳孙干涉仪调整及波长测定
•实验目的
1.了解迈克耳孙干涉仪的结构和原理，掌握调节方法； 2.用迈克耳孙干涉仪测量He-Ne激光的波长。
•仪器用具
迈克耳孙干涉仪 ， He-Ne激光器，透镜等
•实验原理
迈克耳孙干涉仪原理如图所示。两平面反射镜
M1
M1、M2、光源 S和观察点E（或接收屏）四者北东西
南各据一方。M1、M2相互垂直，M2是固定的，M1可沿
或“缩进”的个数N与d的变化量△d之间有下列关系
d N
2
根据该关系式就可测量光波波长λ或长度△d。
当M´2与M1之间有一小夹角 且光源接近垂直入射时，光程差只与d有关，可获 得定域于M1与M´2表面或近处的等厚干涉现象。
M
2
•实验内容
M1
1. 调整干涉仪，使干涉仪能观察到严格的等倾干涉条纹。
i
•仪器用具
GD-1型光电效应测试仪，导线，钢直尺
•实验原理
当光照射到金属表面时，金属中某些电子获得能量而逸出金属表面的现象，称为 光电效应，逸出的电子称为光电子。
光量子论 根据爱因斯坦假设，光是由光子流组成的，每个光子具有的能量 h（h为普朗 克常数，公认值为 6.629161034 J s ，ν为入射光频率）。
2. 测量He-Ne激光波长。
3. 观察等厚干涉条纹。
迈克尔逊干涉仪的调节和使用实验报告
可见，当M1与M2之间的距离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。如果在迈克尔孙干涉仪上测出M2始末两态的位置，即可求出M2走过距离 ，同时数出在这期间干涉条纹变化(冒出或缩进）的圈数 ,则可以计算出此时光波的波长：
（4）
【实验内容和步骤】
一、等倾干涉及激光波长的测定
级亮圆纹不放改变m1m2的位置使其间隔增大但要保持2ecosikk不变则必须减小cosik来达到因此ik必须增大这就意味着干涉条纹从中心向外冒出减小cosik必然增大这就意味着ik所以相当于干涉圆环一个一个地向中心缩进环中心ik2k3时则干涉条纹就从中心冒出或向中心缩进始末两态的位置即可求出m2走过距离则可以计算出此时光波的波长n可见当m1m2之间的距离增大或减小实验内容和步骤一等倾干涉及激光波长的测定1
当 2ecos =k(k=1，2，3，…）
时看到一组亮圆纹。相邻两条纹的角距离为：
（2）
当眼盯着第K级亮圆纹不放,改变M1与M2的位置，使其间隔e增大,但要保持2ecosik=K不变，则必须以减小cosik来达到，因此ik必须增大——这就意味着干涉条纹从中心向外“冒出"。反之当e减小，则cosik必然增大，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
将数据表中的数据分成2组，采用逐差法进行处理，表中数据相对应的干涉条纹变化数N=50。
= = =
=
=
【实验原理】
迈克尔孙干涉仪原理图如图35-1所示，在图中:S为光源，G1为半镀银板（使照在上面的光线既能反射又能透射,而这两部分光的强度又大致相等），G2为补偿板，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。
迈克尔孙干涉仪的调整及使用实验报告
迈克尔孙干涉仪的调整及使用实验报告一、实验目的1、了解迈克尔孙干涉仪的结构和工作原理。
2、掌握迈克尔孙干涉仪的调整方法。
3、观察等倾干涉和等厚干涉条纹，并测量激光的波长。
二、实验原理迈克尔孙干涉仪是一种分振幅干涉仪，它通过将一束光分成两束，经过不同的光程后再重新汇合发生干涉。
等倾干涉：当两臂的光程差只取决于入射光的入射角时，会产生等倾干涉条纹。
此时，干涉条纹是一组同心圆环，圆心处光程差为零。
等厚干涉：当两臂的光程差只取决于反射镜的位置时，会产生等厚干涉条纹。
此时，干涉条纹是平行于反射镜交线的直条纹。
根据光的干涉原理，光程差与干涉条纹的移动量之间存在关系，可以通过测量干涉条纹的移动量来计算光的波长。
三、实验仪器迈克尔孙干涉仪、HeNe 激光器、扩束镜、观察屏。
四、实验步骤1、仪器调节调节迈克尔孙干涉仪的底座水平，使干涉仪处于水平状态。
调节粗调手轮，使动镜大致处于导轨的中间位置。
调节微调手轮，使干涉条纹清晰可见。
2、观察等倾干涉条纹装上扩束镜，使激光束扩束后照射到迈克尔孙干涉仪上。
缓慢旋转微调手轮，观察等倾干涉条纹的形成和变化。
3、观察等厚干涉条纹调节动镜，使两臂光程差逐渐减小，观察等厚干涉条纹的出现。
4、测量激光波长记录初始位置的读数。
沿某一方向缓慢旋转微调手轮，使干涉条纹移动一定数量，记录此时的读数。
根据读数的变化和干涉条纹的移动量，计算激光的波长。
五、实验数据及处理1、测量数据初始位置读数：d₁＝＿____移动后位置读数：d₂＝＿____干涉条纹移动数量：N ＝＿____2、数据处理光程差的改变量：Δd ＝ d₂ d₁因为光程差的改变量与干涉条纹的移动量之间的关系为：Δd ＝Nλ/2所以激光的波长：λ ＝2Δd ／ N六、实验误差分析1、仪器误差迈克尔孙干涉仪的两臂长度不完全相等，会引入一定的误差。
读数装置的精度有限，可能导致读数误差。
2、环境误差实验环境中的振动和气流可能会影响干涉条纹的稳定性，从而导致测量误差。
迈克尔逊干涉仪的调节与使用实验报告
《迈克尔逊干涉仪的调节与使用》实验报告一、实验目的1.了解迈克尔逊干涉仪的结构原理并掌握调节方法。
2.观察等厚干涉、等倾干涉以及白光干涉。
3.测量氦氖激光的波长。
二、实验原理1.迈克尔逊干涉仪迈克尔逊干涉仪是一个分振幅法的双光干涉仪，其光路如下图所示，它反射镜M1、M2、分束镜P1和补偿板P2组成。
其中M1是一个固定反射镜，反射镜M2可以沿光轴前后移动，它们分别放置在两个相互垂直臂中;分束镜和补偿板与两个反射镜均成45°，且相互平行;分束镜P1的一个面镀有半透半反膜，它能将入射光等强度地分为两束;补偿板是一个与分束镜厚度和折射率完全相同的玻璃板。
迈克耳孙干涉仪的结构如图所示。
镜M1、M2的背面各有三个螺丝，调节M1、M2镜面的倾斜度，M的下端还附有两个互相垂直的微动拉簧螺丝，用以精确地调整M1的倾斜度。
M2镜所在的导轨拖板由精密丝杠带动，可沿导轨前后移动。
M2镜的位置由三个读数尺所读出的数值的和来确定:主尺、粗调手轮和微调手轮。
在迈克尔逊干涉仪上可以实现等倾和等厚两种干涉。
为了分析方便，可将反射镜M1成像到M2的光路中。
2.He-Ne激光波长的测定如图1所示，当M1’、M2相互平行，即M1和M2相互严格垂直时，在E处可以观察到等倾干涉;在等倾干涉时，如果在迈克尔逊干涉仪上反射镜M1和M2到分束镜的距离差为d时，反射镜和M1’形成一个厚度为d的空气膜，其光程差如图2所示，当光线的入射角为i时，两反射镜反射光线的光程差为:Δ=2d cos i′=2d√n2−sin2i其中，n为两臂中介质的折射率，i和i'分别为光线入射到M2和M1上的入射角，当迈克尔逊干涉仪的两臂中介质相同时，i=i’。
当两臂中介质的折射率一定，且d不变时，光程差只取决于入射角i，在E处观察时，对于相同入射角的光，形成一个以光轴为中心的圆环。
当为波长的整数倍时是亮条纹。
由此，迈克尔逊干涉仪中，等倾干涉条纹级次是中间大外边小。
迈克尔逊干涉仪的调整和使用实验报告
迈克尔逊干涉仪的调整和使用实验报告迈克尔逊干涉仪的调整和使用实验报告引言：迈克尔逊干涉仪是一种常用的光学仪器，被广泛应用于干涉测量、光学相干等领域。
本文将介绍迈克尔逊干涉仪的调整和使用实验报告，以帮助读者更好地理解和应用该仪器。
一、实验目的本实验的目的是通过调整迈克尔逊干涉仪的各个部件，使其能够正常工作，并实现干涉现象的观察和测量。
二、实验器材1. 迈克尔逊干涉仪主体：包括光源、分束器、反射镜、反射镜支架等。
2. 干涉图样观察装置：包括目镜、测量尺等。
三、实验步骤1. 调整光源：将光源放置在适当位置，并确保其能够发出稳定的光束。
2. 调整分束器：通过调整分束器的位置和角度，使得从分束器出射的两束光能够平行地照射到反射镜上。
3. 调整反射镜：调整反射镜的位置和角度，使得反射的光能够重新汇聚到分束器上，并形成干涉现象。
4. 观察干涉图样：通过目镜观察干涉图样，调整反射镜的位置和角度，使得干涉条纹清晰可见。
5. 测量干涉现象：使用测量尺等测量工具，对干涉条纹进行测量，以得到干涉现象的具体参数。
四、实验结果与分析经过以上调整步骤，我们成功地调整了迈克尔逊干涉仪，并观察到了清晰的干涉图样。
通过测量尺测量干涉条纹的间距，我们可以得到干涉现象的具体参数，如波长、相位差等。
在实验过程中，我们注意到调整分束器的位置和角度对干涉图样的清晰度和稳定性有很大的影响。
如果分束器位置不准确，会导致干涉图样模糊或消失；如果分束器角度不准确，会导致干涉图样的条纹不清晰。
因此，在调整分束器时需要仔细操作，确保其位置和角度的准确性。
另外，调整反射镜的位置和角度也是关键步骤。
反射镜的位置调整不当会导致干涉图样错位或形成不规则的干涉条纹；反射镜的角度调整不当会导致干涉条纹的强度变化或消失。
因此，在调整反射镜时需要注意细微的调整，并通过目镜观察干涉图样的变化，以达到最佳的调整效果。
五、实验总结通过本次实验，我们成功地调整了迈克尔逊干涉仪，并观察到了清晰的干涉图样。