迈克耳孙干涉仪的调节和使用实验报告
迈克尔逊干涉仪的调节与使用的实验报告

d M2’
光源S
1
G1
G2
2
2
1
M2
半透膜
补偿板
E
1.等倾干涉图样
当M1和M2两个平面镜严格垂直,即当M1和M
‘ 严格 2
平行时,所得干涉为等倾干涉,干涉条纹厚干涉图样
在入射光为平行光的条件下,当M1和M2两平面镜不 完全垂直时,等厚干涉条纹的图样是等距离的明暗相间的 直条纹。
迈克尔逊干涉仪是一种利用分割光波振幅的方法 实现干涉现象的仪器,它由一套精密的机械传动系统 和四个高质量的光学镜片构成的。
迈克尔逊干涉仪原理图:自光源发出的光线,被分光板G1后表面的半透 膜分成光强近似相等的两束:反射光(1)和透射光(2)。由于G1与平 面镜M1、M2均成450角,所以,反射光(1)在近于垂直地入射到平面反 光镜M1后,经反射又沿原路返回,透过G1到达E处。透射光(2)在透过 补偿板G2后,近于垂直地入射到平面镜M2上,经反射又沿原路返回,在 分光板后表面反射后向E处传播,与光线(1)相遇后在E处可形成干涉。
(1)实验过程中,不允许触摸仪器中
所有的光学面。
(2)平面反光镜M 1、M 2背后的三个
螺钉以及两个微动拉簧螺丝要十分
爱护,只能轻微旋动,切勿用力旋转螺
钉,以免拧滑丝扣或把反射镜压坏。
11、空程消除。
五、读数和测量应注意以下几个问题:
1、读数前:
(1)调整零点:将鼓轮沿某一方向旋转到零刻度线,然后, 以相同方向转动手轮,使它与某一刻度对齐。 (2)读数前,还必须消除空程。当零点调整完毕后,将鼓轮 沿原方向转动,直到观察到干涉条纹移动为止,之后,记录 第一个数据d0 , d0…d8。 计算出D=di-d0。。
2、读数方法: 三部分:主尺、窗口、鼓轮
迈克尔逊干涉仪的调节与使用—报告模版

干涉条纹变化数N1
0
50
100
位置读数
干涉条纹变化数N2
150
200
250
位置读数
环数差ΔN=N2-N1
150
150
150
Δdi=|d2-d1|
2.根据公式计算钠光波长λ。
3.将测量值与已知的钠光标准.用钠光调节干涉条纹时,如已确定使得叉丝的双影重合,但条纹并未出现,可能是什么原因?你怎么办?
2.把折射率n=1.40的薄膜放入迈克尔逊干涉仪(钠光波长589.3nm)的一臂时,如果产生了7.0条条纹移动,求膜厚。
指导教师批阅意见:
成绩评定:
预习
(20分)
操作及记录
(40分)
数据处理
25分
结果与讨论
5分
思考题
10分
总分
1、报告内的项目或内容设置,可根据实际情况加以调整和补充。
1.迈克尔逊干涉仪的调节与观察等倾干涉。
2.测定钠光波长。
五、数据记录:
姓名、组号:
1.记录钠光灯钠光波长(取钠双线波长平均值):
钠光的标准波长λ标准=
2.测量中心条纹每‘涌出’或‘陷入’50级时平面镜位置:
干涉条纹变化数N1
0
50
100
位置读数
干涉条纹变化数N2
150
200
250
位置读数
六、数据处理:
得分
教师签名
批改日期
深 圳大 学 实 验 报 告
课程名称:大学物理实验(2)
实验名称:迈克尔逊干涉仪的调节与使用
学院:
组号:指导教师:
报告人:学号:
实验地点
迈克尔逊干涉仪的使用实验报告

迈克尔逊干涉仪的使用实验报告
实验目的,通过使用迈克尔逊干涉仪,了解干涉现象的产生原理,掌握干涉仪的使用方法,以及通过实验观察和测量,验证干涉
理论。
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、折射率等物理量的仪器。
它由半透明镜、全反射镜和光源等部件组成。
当光波通过半透明镜分为两束光线,分别经过不同路径反射后
再次汇聚在半透明镜上时,会产生干涉现象。
通过观察干涉条纹的
变化,可以得到有关光波性质的信息。
实验步骤:
1. 调整迈克尔逊干涉仪,使得两束光线在半透明镜上产生明显
的干涉条纹。
2. 观察干涉条纹的变化,记录下不同条件下的干涉图样。
3. 通过调节干涉仪的各个部件,测量干涉条纹的间距、角度等
参数。
4. 根据测量数据,计算出光波的波长、折射率等物理量。
实验结果,通过观察和测量,得到了不同条件下的干涉条纹图样,并且测量了干涉条纹的间距、角度等参数。
根据计算得到的数据,验证了干涉理论,并且得到了光波的波长、折射率等物理量的结果。
实验总结,通过这次实验,我们深入了解了迈克尔逊干涉仪的使用方法,掌握了干涉现象的产生原理,并且通过实验观察和测量验证了干涉理论。
这次实验对我们加深了对光学原理的理解,提高了实验操作能力,是一次很有意义的实验。
实验报告迈克尔孙干涉仪的调节和使用

实验报告迈克尔孙干涉仪的调节和使用摘要:本实验使用迈克尔孙干涉仪进行调节和使用的实验。
通过调节迈克尔孙干涉仪的各个参数,观察干涉条纹的变化,并利用干涉条纹的变化来测量试样的折射率。
实验结果表明,迈克尔孙干涉仪可以用于精确测量试样的折射率。
1.引言迈克尔孙干涉仪是一种常用的实验仪器,常用于测量试样的折射率。
其原理是利用干涉现象测量光的相位差,从而得到试样的折射率。
本实验的目的是通过调节迈克尔孙干涉仪的各个参数,观察干涉条纹的变化,并利用干涉条纹的变化来测量试样的折射率。
2.实验装置本实验使用的实验装置如下:-迈克尔孙干涉仪-光源-干涉条纹观察装置-试样3.实验步骤3.1调节光源位置首先,调节光源的位置,使得光线尽可能的聚焦。
将光源放置在干涉仪的一端,调节位置直到光线尽可能聚焦在另一端的反射镜上。
3.2调节反射镜位置接下来,调节干涉仪中的两个反射镜的位置,使得光线在两个反射镜上反射后能够相互叠加干涉。
调节两个反射镜的位置,使得光线在回程时能够与出发时的光线叠加干涉。
3.3调节反射镜角度在保持反射镜位置不变的情况下,调节反射镜的角度,使得光线在反射时达到最大干涉效果。
观察干涉条纹的亮度变化,调整反射镜角度直到达到最亮的干涉条纹。
3.4放置试样将试样放置在干涉仪的一端,观察干涉条纹的变化。
根据干涉条纹的变化,可以得到试样的折射率。
4.结果与分析实验结果表明,通过调节迈克尔孙干涉仪的各个参数,可以观察到干涉条纹的变化。
实验中观察到的干涉条纹的亮度变化可以用来测量试样的折射率。
根据干涉条纹的位置变化,可以计算出试样的相对折射率,进而得到试样的绝对折射率。
5.总结本实验通过调节迈克尔孙干涉仪的各个参数,观察干涉条纹的变化,并利用干涉条纹的变化来测量试样的折射率。
实验结果表明,迈克尔孙干涉仪可以用于精确测量试样的折射率。
这对于光学相关领域的研究具有重要的意义。
迈克耳孙干涉仪的调节和使用实验报告

实验十四迈克耳孙干涉仪的调节和使用迈克耳孙干涉仪在近代物理学的发展中起过重要作用。
19世纪末,迈克耳孙(A.A.Michelson)与其合作者曾用此仪器进行了“以太漂移”实验、标定米尺及推断光谱精细结构等三项著名的实验。
第一项实验解决了当时关于“以太”的争论,并为爱因斯坦创立相对论提供了实验依据;第二项工作实现了长度单位的标准化。
迈克耳孙发现镉红线(波长λ=643.84696nm)是一种理想的单色光源。
可用它的波长作为米尺标准化的基准。
他定义1m=1553164.13镉红线波长,精度达到10-9,这项工作对近代计量技术的发展作出了重要贡献;迈克耳孙研究了干涉条纹视见度随光程差变化的规律,并以此推断光谱线的精细结构。
今天,迈克耳孙干涉仪已被更完善的现代干涉仪取代,但迈克耳孙干涉仪的基本结构仍然是许多现代干涉仪的基础。
【实验目的与要求】1.学习迈克耳孙干涉仪的原理和调节方法。
2.观察等倾干涉和等厚干涉图样。
3.用迈克耳孙干涉仪测定He-Ne激光束的波长和钠光双线波长差。
【实验仪器】迈克耳孙干涉仪,He-Ne激光束,钠光灯,扩束镜,毛玻璃迈克耳孙干涉仪是应用光的干涉原理,测量长度或长度变化的精密的光学仪器,其光路图如图7-1所示。
S-激光束;L-扩束镜;G1-分光板;G2-补偿板;M1、M2-反射镜;E-观察屏。
图7-1迈克耳孙干涉仪光路图从氦氖激光器发出的单色光s,经扩束镜L将光束扩束成一个理想的发散光束,该光束射到与光束成45˚倾斜的分光板G1上,G1的后表面镀有铝或银的半反射膜,光束被半反射膜分成强度大致相同的反射光(1)和(2)。
这两束光沿着不同的方向射到两个平面镜M1和M2上,经两平面镜反射至G1后汇合在一起。
仔细调节M1和M2,就可以在E处观察到干涉条纹。
G2为补偿板,其材料和厚度与G1相同,用以补偿光束(2)的光程,使光束(2)与光束(1)在玻璃中走过的光程大致相等。
迈克耳孙干涉仪的结构图如图7-2所示。
迈克尔逊干涉仪实验报告

迈克尔逊干涉仪的调整与应用1. 原始数据及处理1.1 测量钠光灯波长(589.3Na nm λ=)不确定度计算:2.48Ax δ∆==mm , 0.00004B mm ∆=d U ∆⇒=mm 2d U U N λ∆=∆=4.4nm , 100%r U U λλλ=⨯=0.74%. 1.2 双线的波长差:0.59Na nm λ∆=2.思考题及分析: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。
2.2、为什么M1和M2没有严格垂直时,眼睛移动干涉条纹会吞吐?答:因为没有严格垂直时,会形成一个披肩状的光学腔。
各处的光程差不相同,其干涉条纹的级数也会不同。
所以眼睛移动时,干涉条纹会吞吐。
2.3、讨论干涉条纹吐出或吞入时的光程差变化情况。
答:吞入时,光程差变小。
而吐出时,光程差则变大。
2.4、为什么要加补偿板?答:因为分束板的加入,使其中一路光束比另一光束附加了一定的光程。
所以加入与分束板厚度相同的补偿板来补偿这部分光程差。
2.5、如何设计一个实验,利用迈克尔逊干涉仪测玻璃的折射率?答:以白光发生干涉现象时,确定零光程处。
测定在光路中加入玻璃与否,白光产生干涉时M 2镜移动的距离。
再根据所加入玻璃的厚度,计算出玻璃的折射率。
2.6、试根据迈克尔逊干涉仪的光路,说明各光学元件的作用,并简要叙述调出等倾干涉、等厚干涉和白光干涉条纹的条件及程序.答:分束板:将光束分为两路光束。
补偿板:补偿因分束板产生的光程差。
粗调螺丝:调节2M 镜的方位,使其与1M 镜大致垂直。
细调拉丝:精密调节2M 镜的方位,使使其与1M 镜严格垂直。
鼓轮:调节2M 镜的位置,使光学腔的厚度改变。
等倾干涉:光学腔应严格平行。
等厚干涉:此时光学腔为披肩状。
白光干涉:零光程处附近。
2.7、如何利用干涉条纹“吞”、“吐”现象,测定单色光的波长? 答:数一定量的“吞”或“吐”,再根据公式2d N λ=∆∆计算。
迈克尔逊干涉仪的调节和使用实验报告

迈克尔逊干涉仪的调节和使用实验报告一、仪器调节1.调整镜面平行度:首先放置迈克尔逊干涉仪的光源,然后用手将光源移动,调整反射平面镜的角度,使光线在迈克尔逊干涉仪的整个光路中都能自由传播。
2.调整分束镜:使用一张透明的玻璃片将光线分束,再观察平行光束通过分束镜后是否能刚好落在平面镜的表面上,如果不能,则需要调整分束镜的位置,直到两束光线都能够平行而且刚好敲在平面镜上。
3.调整反射镜:迈克尔逊干涉仪中的反射镜有一个活动镜面,需要调整其位置,使两束光线在平面镜上反射时能够准确地再次合成一束光线,从而形成干涉现象。
4.调整干涉条纹:最后,可以在观察屏幕上是否能够清晰地看到干涉条纹,在实验过程中可以适当调整光源的位置或者调整反射镜的倾斜角度,以获得更好的干涉效果。
二、实验使用1.实验准备:首先设置好迈克尔逊干涉仪,并确保调节好仪器,使光线能够正常穿过仪器。
2.实验操作:将待测光源置于迈克尔逊干涉仪的一个光路中,调整干涉仪中的反射镜位置,使干涉条纹清晰。
然后,改变待测光源的位置,测量干涉条纹的移动量,利用已知的反射器间距和探测器移动的距离,可以计算得到光的速度。
3.数据处理:使用测得的数据和已知的仪器参数,进行计算和分析。
根据测得的干涉条纹移动量和已知的反射器间距,利用干涉仪的原理和公式,计算得到光的速度。
5.讨论和结论:根据实验结果,对实验中的不确定因素进行讨论,并得出结论。
如果实验结果与理论值一致,说明测量方法正确并且仪器使用正常;如果存在差异,可以分析差异的原因,并进一步完善实验方法或改善仪器使用的条件。
总之,迈克尔逊干涉仪是一种常见的用于测量干涉现象的仪器,通过调节和使用可以进行光速测量、薄膜厚度测量等实验。
在进行实验操作时,需要注意仪器的准确调节和数据的准确处理,以确保实验结果的可靠性。
迈克耳孙干涉仪的调节和使用实验报告

迈克耳孙干涉仪的调节和使用实验报告一、引言迈克耳孙干涉仪是一种常用的光学仪器,用于测量光的相干性和干涉现象。
本实验旨在调节迈克耳孙干涉仪,使其达到最佳工作状态,并并利用该仪器进行干涉实验。
二、实验设备和原理实验设备包括迈克耳孙干涉仪主体、白光和单色光源、位移台、CCD摄像头和计算机等。
迈克耳孙干涉仪主体包括分束镜、反射镜和合束镜。
迈克耳孙干涉仪主要原理是利用光的干涉现象,通过使光路差相等,从而观察到干涉条纹。
当两束光相遇时,如果它们的相位差满足横纹条件,就会形成明暗相间的条纹。
三、实验步骤1. 调节干涉仪主体的位置,使得分束镜、反射镜和合束镜之间的光程差趋近为0。
2. 将白光源放置在适当位置,经过分束镜后分成两束光,分别反射到反射镜上,并被反射镜反射回来。
3. 通过移动合束镜,使得两束光在合束处相遇形成干涉。
4. 调节合束镜的位置,使得干涉条纹清晰可见。
5. 更换为单色光源,重复步骤2到步骤4,观察干涉条纹。
四、实验结果与分析通过调节迈克耳孙干涉仪的位置和合束镜的位置,成功观察到了清晰的干涉条纹。
在白光照射下,观察到了彩色的干涉条纹,而在单色光照射下,干涉条纹呈现单色。
迈克耳孙干涉仪的调节对于实验结果具有重要影响。
当光路差为0时,能够最大程度地观察到干涉现象。
而合适的合束镜位置能够使干涉条纹清晰可见,提高实验的准确性。
五、实验中的注意事项1. 在调节干涉仪时,注意光源的位置和方向,避免对实验结果产生干扰。
2. 调节合束镜时,慢慢移动并观察干涉条纹的变化,找到最佳位置。
3. 在更换为单色光源时,确保光源的颜色稳定且纯净。
六、实验总结通过本次实验,我们学习了迈克耳孙干涉仪的调节和使用方法。
我们成功观察到了干涉条纹,并了解了调节干涉仪位置和合适的合束镜位置对实验结果的影响。
干涉现象在物理学和光学领域具有重要意义,对于检测光的相干性和波长测量等方面均有广泛应用。
因此,掌握迈克耳孙干涉仪的调节和使用方法对于进行相关实验具有重要意义。
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实验十四 迈克耳孙干涉仪的调节和使用迈克耳孙干涉仪在近代物理学的发展中起过重要作用。
19世纪末,迈克耳孙(A.A.Michelson )与其合作者曾用此仪器进行了“以太漂移”实验、标定米尺及推断光谱精细结构等三项著名的实验。
第一项实验解决了当时关于“以太”的争论,并为爱因斯坦创立相对论提供了实验依据;第二项工作实现了长度单位的标准化。
迈克耳孙发现镉红线(波长λ=643.84696nm )是一种理想的单色光源。
可用它的波长作为米尺标准化的基准。
他定义1m=1553164.13镉红线波长,精度达到10-9,这项工作对近代计量技术的发展作出了重要贡献;迈克耳孙研究了干涉条纹视见度随光程差变化的规律,并以此推断光谱线的精细结构。
今天,迈克耳孙干涉仪已被更完善的现代干涉仪取代,但迈克耳孙干涉仪的基本结构仍然是许多现代干涉仪的基础。
【实验目的与要求】1.学习迈克耳孙干涉仪的原理和调节方法。
2.观察等倾干涉和等厚干涉图样。
3.用迈克耳孙干涉仪测定He -Ne 激光束的波长和钠光双线波长差。
【实验仪器】迈克耳孙干涉仪,He -Ne 激光束,钠光灯,扩束镜,毛玻璃迈克耳孙干涉仪是应用光的干涉原理,测量长度或长度变化的精密的光学仪器,其光路图如图7-1所示。
从氦氖激光器发出的单色光s ,经扩束镜L 将光束扩束成一个理想的发散光束,该光束射到与光束成45˚倾斜的分光板G 1上,G 1的后表面镀有铝或银的半反射膜,光束被半反射膜分成强度大致相同的反射光(1)和(2)。
这两束光沿着不同的方向射到两个平面镜M 1和M 2上,经两平面镜反射至G 1后汇合在一起。
仔细调节M 1和M 2,就可以在E 处观察到干S-激光束;L-扩束镜;G 1-分光板;G 2-补偿板;M 1、M 2-反射镜;E-观察屏。
图7-1迈克耳孙干涉仪光路图涉条纹。
G2为补偿板,其材料和厚度与G1相同,用以补偿光束(2)的光程,使光束(2)与光束(1)在玻璃中走过的光程大致相等。
迈克耳孙干涉仪的结构图如图7-2所示。
两平面镜M1和M2放置在相互垂直的两臂上。
其中平面镜M2是固定的,平面镜M1可在精密的导轨上前后移动,以便改变两光束的光程差,移动范围在0~100nm内。
平面镜M1、M2的背后各有三个微调螺丝(图中的3、12),用以改变平面镜M1、M2的角度。
在平面镜M2的下端还附有两个相互垂直的拉簧螺丝10、11,可以细调平面镜M2的倾斜度。
移动平面镜M1有两种方式:一是旋转粗调手轮7可以较快地移动M1:二是旋转微调鼓轮9可以微量移动M1(如果迈克耳孙干涉仪有紧固螺丝8,则在转动微调鼓轮前,先要拧紧紧固螺丝8,转动粗调手轮前必须松开紧固螺丝8,否则会损坏精密丝杆。
若没有紧固螺丝,直接旋转微调鼓轮9则可微量移动M1)。
平面镜M1的位置读数由三部分组成:从导轨上读出毫米以上的值;从仪器窗口的刻度盘上读到0.01mm;在微动手轮上最小刻度值为0.0001mm,还可估读到0.0001mm的1/10。
【实验原理】一、等倾干涉条纹等倾干涉条纹是迈克耳孙干涉仪所能产生的一种重要的干涉图样。
如图7-1和图7-3所示,当M 1和M 2垂直时,像M '2是M 2对半反射膜的虚象,其位置在M 1附近。
当所用光源为单色扩展光源时,我们在E 处观察到的干涉条纹可以看作实反射镜M 1和虚反射镜M '2所反射的光叠加而成的。
设d 为M 1、M '2间的距离,θ为入射光束的入射角,θ'为折射角,由于M 1、M '2间是空气层,折射率n=1,θ=θ'。
当一束光入射到M 1、M 2镜面而分别反射出(1)、(2)两条光束时,由于(1)、(2)来自同一光束,是相干的,两光束的光程差δ为θθθθδcos 2sin 2cos 2d tg d dAD BC AC =-=-+= 当d 一定时,光程差δ随着入射角θ的变化而改变,同一倾角的各对应点的两反射光线都具有相同的光程差,这样的干涉,其光强分布由各光束的倾角决定,称为等倾干涉条纹。
当用单色光入射时,我们在毛玻璃屏上观察到的是一组明暗相间的同心圆条纹,而干涉条纹的级次以圆心为最大(因δ=2dcon θ=m λ,当d 一定时,θ越小,con θ越大,m 的级数也就越大)。
当d 减小(即M 1向M '2靠近)时,若我们跟踪观察某一圈条纹,将看到该干涉环变小,向中心收缩(因d 变小,对某一圈条纹2dcon θ保持恒定,此时θ就要变小)。
每当d 减小λ/2,干涉条纹就向中心消失一个。
当M 1与M '2接近时,条纹变粗变疏。
当M 1与M '2完全重合(即d=0)时,视场亮度均匀。
当M 1继续沿原方向前进时,d 逐渐由零增加,将看到干涉条纹一个一个地从中心冒出来,每当d 增加λ/2,就从中间冒出一个,随着d 的增加,条纹重叠成模糊一片,图7-4表示d 变化时对于干涉条纹的影响。
二、测量光波的波长在等倾干涉条件下,设M 1移动距离∆d ,相应冒出(或消失)的圆条纹数N ,则λN d 21=∆ (1) 由上式可见,我们从仪器上读出∆d ,同时数出相应冒出(或消失)的圆条纹数N ,就可以计算出光波的波长λ。
*三、等厚干涉条纹若M 1不垂直M 2,即M 1与M '2不平行而有一微小的夹角,且在M 1与M '2相交处附近,两者形成劈形空气膜层。
此时将观察到等厚干涉条纹,凡劈上厚度相同的各点具有相同的光程差,由于劈形空气层的等厚点的轨迹是平行于劈棱(即M 1与M '2的交线)的直线,所以等厚干涉条纹也是平行于M 1与M '2的交线的明暗相间的直条纹。
当M 1与M '2相距较远时,甚至看不到条纹。
若移动M 1使M 1与M '2的距离变小时,开始出现清晰地条纹,条纹又细又密,且这些条纹不是直条纹,一般是弯曲的条纹,弯向厚度大的一侧,即条纹的中央凸向劈棱。
在M 1接近M '2的过程中,条纹背离交线移动,并且逐渐变疏变粗,当M 1与M '2相交时,出现明暗相间粗而疏的条纹。
其中间几条为直条纹,两侧条纹随着离中央条纹变远,而微显弯曲。
随着M 1继续沿着原方向移动时,M 1与M '2之间的距离逐渐增大,条纹由粗疏逐渐变得细密,而且条纹逐渐朝相反方向弯曲。
当M 1与M '2的距离太大时,条纹就模糊不清。
图7-5表示M 1与M '2距离变化引起干涉条纹的变化。
四、测定钠光双线(D 1D 2)的波长差当M 1与M '2相平行时,得到明暗相间的圆形干涉条纹。
如果光源是绝对单色的,则当M 1镜缓慢地移动时,虽然视场中条纹不断涌出或陷入,但条纹的视见度应当不变。
设亮条纹光强I 1,相邻暗条纹光强为I 2,则视见度V 可表示为2121I I I I V +-=视见度描述的是条纹清晰的程度。
如果光源中包含有波长λ1和λ2相近的两种光波,而每一列光波均不是绝对单色,以钠黄光为例,它是由中心波长λ1=589.0nm 和λ2=589.6nm 的双线组成,波长差为0.6nm 。
每一条谱线又有一定的宽度,如图7-6所示,由于双线波长差∆λ与中心波长相比甚小,故称之为准单色光。
用这种光源照明迈克耳孙干涉仪,它们将各自产生一套干涉图,干涉场中的强度分布则是两组干涉条纹的非相干叠加,由于λ1和λ2有微小的差异,对应λ1的亮环的位置和对应λ2的亮环的位置,将随d 的变化,而呈周期的重合和错开,因此d 变化时,视场中所见叠加后的干涉条纹交替出现“清晰”和“模糊”甚至消失。
设在d 值为d 1时,λ1和λ2均为亮条纹,视见度最佳,则有211λmd =,222λnd = (m 、n 为整数)如果λ1>λ2,当d 值增加到d 2,若满足 ()212λK m d +=,()25.022λ++=K n d (K 为整数)此时对λ1是亮条纹,对λ2则为暗条纹,视见度最差(可能分不清条纹),从视见度最佳到最差,M 1移动的距离为()25.022112λλ+==-=∆K Kd d d由()25.0221λλ+=K K 和2112λK d d =-消去K 可得二次波长差∆λ()()1221212212144d d d d -=-=-=∆λλλλλλ式中12λ为λ1、λ2的平均值。
因为视见度最差时,M 1的位置对称地分布在视见度最佳位置的两侧,所以相邻视见度最差的M 1移动距离∆d 与∆λ的关系为()122122d d -=∆λλ (2)【实验内容】 *必做内容1.调节迈克耳孙干涉仪,观察等倾干涉(1)用He-Ne 激光器作光源,使入射光束大致垂直平面镜M 2。
在激光器前放一孔屏(或直接利用激光束的出射孔),激光器经孔屏射向平面镜M 2,遮住平面镜M 1,用自准直法调节M 2背后的三个微调螺丝(必要时,可调节底角螺丝),使由M 2反射回来的一组光点像中的最亮点返回激光器中,此时入射光大致垂直平面镜M 2。
(2)使平面镜M 1和M 2大致垂直。
遮住平面镜M 2,调节平面镜M 1背后的三个微调螺丝,使由M 1反射回来的一组光点像中的最亮点返回激光器中,此时平面镜M 1和M 2大致相互垂直。
(3)观察由平面镜M 1、M 2反射在观察屏上的两组光点像,再仔细微调M 1、M 2背后的三个调节螺丝,使两组光点像中最亮的两点完全重合。
(4)在光源和分光板G 1之间放一扩束镜,则在观察屏上就会出现干涉条纹。
缓慢、细心地调节平面镜M 2下端的两个相互垂直的拉簧微调螺丝,使同心干涉条纹位于观察屏中心。
2.测量He-Ne 激光束的波长(1)移动M 1改变d ,可以观察到视场中心圆条纹向外一个一个冒出(或向内一个一个消失)。
开始记数时,记录M 1镜的位置读数d 1。
(2)数到圆条纹从中心向外冒出100个时,再记录M 1镜的位置读数d 2。
(3)利用式(1),计算He-Ne 激光束的波长λ。
(4)重复上述步骤三次,计算出波长的平均值λ。
最后与公认值λ0=632.8nm 比较,计算百分误差B 。
【实验数据记录】表1 测量He-Ne 激光束的波长 100=N 次数 m m /1dm m /2d()m m /12d d d -=∆Nnm /λ平均值1 34.02721 34.06121 0.03400 100 680.0 631.72 34.03276 34.06412 0.03136 100 627.23 34.03605 34.06768 0.03163 100 632.64 34.03938 34.07015 0.03077 100 615.4 5 34.04261 34.07332 0.03071 100 614.26 34.0455234.076550.03103100620.6表2 测量钠光双线(D 1D 2)的波长差 11=N序号0 1 2 3 4 m m /1d28.43 28.79 29.08 29.37 29.67 序号11 12 13 14 15 m m /2d31.7131.9932.2832.5832.87【数据处理与分析】1.计算He-Ne 激光的波长的平均值及其不确定度,写出测量结果;与公认值nm 8.6320=λ比较,计算百分误差B 。