用迈克尔逊干涉仪测量光波的波长.
2 测量 由测量波长关系式可知,λ是一定值,平移M1来改变d,观察 等倾圆环条纹的变化规律并记录。每冒出或缩进50个圆环 (中央亮斑最大)记录一次M1镜的位置,连续测9次,用 逐差法处理实验数据。
注意事项
(1)切勿用眼睛直视激光。 (2)切勿用手触摸各种镜的光学表面。 (3)精密丝杆及导轨精度很高,受损会影响仪器精度,操 作时动作要慢,严禁粗鲁、急躁。 (4)实验时,要避免引入空程误差,记录M1镜再个位置的 读数时,微动手轮应单方向转动。
2d k
所以圆心处级次最高。 当使d增加时,圆心的干涉级次越来越高,就看到圆环一个一个从中心冒出来; 反之,就看到圆环一个一个从中心缩进去;每当d增加或减少λ/2,就会冒出或 缩进一个圆环。因此,若测出移动的距离 d和冒出(或缩进)圆环数 N,就 2 d 可以求出波长为 。
• 了解迈克尔逊干涉仪的构造及设计原理,掌握调节方法。 • 利用点光源产生的同心圆干涉条纹测定单色光的波长。
实验仪器
WSM-100型迈克尔逊干涉仪、HN-ЦQ型激光器、扩束透镜。
实验原理
• 迈克尔逊干涉仪的光路 和结构如图1与2所示。 M1、M2是一对精密磨光 的平面反射镜,M1的位 置是固定的,M2可沿导 轨前后移动。G1、G2是 厚度和折射率都完全相 同的一对平行玻璃板, 与M1、M2均成45°角。 G1的一个表面镀有半反 射、半透射膜A,使射 到其上的光线分为光强 度差不多相等的反射光 和透射光;G1称为分光 板。
用迈克尔逊干涉仪测量光波的波长
物理思想
• 迈克尔逊干涉仪基于一种最典型的分振幅双 光束干涉原理,尤其光路决定,可灵活实现 分振幅等倾干涉和等厚干涉,利用等倾干涉 图样,改变等效平行薄膜厚度,会使干涉图 样中心将不断发生冒出或缩进圆环的现象, 定量记录冒出或缩进圆环的数目,即可测定 入射光的波长。
实验目的
图1 迈克尔逊干涉仪光路图
• 当光照到G1上时,在半透膜上分成相互垂直的两束光,透 射光(1)射到M1,经M1反射后,透过G2,在G1的半透膜上 反射后射向E;反射光(2)射到M2,经M2反射后,透过G1 射向E。由于光线(2)前后共通过G1三次,而光线(1) 只通过G1一次,有了G2,它们在玻璃中的光程便相等了, 于是计算这两束光的光程差时,只需计算两束光在空气中 的光程差就可以了,所以G2称为补偿板。当观察者从E处 向G1看去时,除直接看到M2外还看到M1的像M1ˊ。于是(1 )、(2)两束光如同从M2与M1ˊ反射来的,因此迈克尔 逊干涉仪中所产生的干涉和M1´~M2间“形成”的空气薄 膜的干涉等效。
数据及处理
1.数据列表 条纹的吞吐数N1 di/mm 条纹的吞吐数N2 250 300 350 400 450 0 50 100 150 200
di+5/mm
ΔN=N2-N1 Δdi=(di+5-di)/5 /mm Δ(Δdi)=(Δdi-Δd)/mm λ=2Δd/N /mm N=50 250 250 250 250 250
2.数据处理
N
实验内容与步骤
1.调节仪器
(1)打开激光器,粗略调节迈克尔逊干涉仪与激光器大致处于同一水平 高度,让激光束通过分光板和补偿板中心垂直入射到平面镜M2的中心 (目测)。 (2)将平面镜M1和M2背后的轻度至于松紧合适的中间位置(留有可调 余地)。 (3)转动手轮,尽量使M1、M2同分光斑的距离相等(目测)。 (4)遮住M1,调节M2背后的倾度粗调螺钉,使其反射的光点正好射回 激光器的发射孔中。 (5)遮住M2,调节M1背后的倾度粗调螺钉,使M1反射的三个光点中间 的一个(最亮)回到激光器的发射孔中,此时达到了粗调的要求。 (分光板上,再观察屏E的背面就可以观察到等倾干涉圆环条纹,这 时的条纹可能不够圆或者中心便宜,再微调M2的轻度微调螺丝,使条 纹变圆且居中,此时 ,以满足M2┴M1的要求。
单色光波长的测量
当M2┴M1时,即M2'平行于M1,若光以同一倾角θ入射在M2'和M1上,射后形成两束 相互平行的相干光,其光程差为:
2d cos
d固定时,可看出倾角θ相同方向上两相干光光程差δ均相等。具有相等θ的 各方向光束形成一圆锥面,因此在无穷远处形成等倾干涉条纹呈圆环形,这是 眼睛对无穷远调焦就可以看到一系列同心圆。θ越小,干涉圆环直径越小,它 的级次k越高.圆心处θ=0,cosθ值最大,这时有
1— 微调手轮; 2— 粗调手轮; 3— 刻度盘; 4— 丝杆啮合螺母; 5— 毫米刻度尺; 6— 丝杆; 7— 导轨; 8— 丝杆顶进螺帽; 9— 调平螺丝; 10—锁紧螺丝; 11—可动镜M2; 12—观察屏; 13—倾度粗调; 14—固定镜M1; 15—倾度微调; 16—倾度微调; 17— G1、G2 图2 迈克尔逊干涉仪结构图
迈克尔逊干涉仪测定光波波长
最初的迈克尔逊干涉仪
现代的迈克尔逊干涉仪
实验目的
① 了解迈克尔逊干涉仪的结构、原理及调节和使用方法; ② 观察等倾干涉条纹,学会测量He-Ne激光的波长
迈克耳孙干涉仪
等倾和等厚光路
单色点光源等倾干涉条纹的观察及波长的测量
在迈克尔逊干涉仪中产 生的干涉相当于厚度为d的空 气薄膜所产生的干涉。当M1与 M2垂直时,即M1’与M2平行时, 可以观察到等倾干涉条纹。两 束相干光的光程差为: Δ=2dcosθ
等倾干涉示意图
在这些同心圆环的圆心处, Δ=2d, θ=0,由干涉条纹的明暗条件
k 2d ( 2 k 1 ) 2
明纹
暗纹
( k=1,2,3,… )
观察干涉圆环的环心,如增大d,k也增大,环心的级次 也增大,环心不断冒出环纹,环纹增多变密;如减小 d, 则发生相反的情景,环心不断缩入环纹,条纹减少变疏。
3. 测量介质的折射率。
在迈克尔逊干涉仪 的一臂放入一个长为 d=0.20m的玻璃管,并充 以一个大气压的气体, 用波长为546nm的光产 生干涉,当将玻璃管内 的气体逐渐抽成真空的 过程中,观察到有205条 干涉条纹的移动。试计 算气体的折射率n.
M1
A
S
B
M2
抽空前后的光程差为
若两臂相等,则玻璃管内气体 解:
美国新墨西哥州射电干涉仪
意大利用于探测引力波臂长3km的迈克尔孙干涉仪的真空管
例:迈克尔孙星体干涉仪
增大M1、M2的 距离至屏上干涉 条纹刚好消失, 从而计算星体的 角宽度。
例:马赫——曾德干涉仪 根据相对运动原理,航空工程中用风 洞实验来研究飞机在空气中飞行时空 气中的情况。由于气体中各处压强或 密度的差异可以通过折射率的变化反 映出来,所以用干涉方法研究气体中 各处的折射率便可推知气体中压强或 密度分布。图中所示是为此目的设计 的马赫——曾德干涉仪原理图和高速 气流经过尖锥时某时刻的干涉图样。 干涉仪的调节状态是使平波面与通过 气流的波面略有倾斜,这样在不受影 响的气体区域中有等间距的平行直条 纹。
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班级: 姓名: 学号: 实验日期:一、实验目的1.了解迈克尔逊干涉仪的结构和原理,掌握调节方法;2.利用点光源产生的同心圆干涉条纹测定单色光的波长。
二、仪器及用具(名称、型号及主要参数)迈克尔逊干涉仪,He-Ne 激光器,透镜等三、实验原理迈克尔逊干涉仪原理如图所示。
两平面反射镜M 1、M 2、光源 S 和观察点E (或接收屏)四者北东西南各据一方。
M 1、M 2相互垂直,M 2是固定的,M 1可沿导轨做精密移动。
G 1和G 2是两块材料相同薄厚均匀相等的平行玻璃片。
G 1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等的两束光,称G 1为分光板。
G 2与G 1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G 2作为补偿光程用,故称之为补偿板。
G 1、G 2与平面镜M 1、M 2倾斜成45°角。
如上图所示一束光入射到G 1上,被G 1分为反射光和透射光,这两束光分别经M 1和M 2’反射后又沿原路返回,在分化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。
图中M 2’是平面镜M 2由半反膜形成的虚像。
观察者从E 处去看,经M 2反射的光好像是从M 2’来的。
因此干涉仪所产生的干涉和由平面M 1与M 2’之间的空气薄膜所产生的干涉是完全一样的,在讨论干涉条纹的形成时,只需考察M 1和M 2两个面所形成的空气薄膜即可。
两面相互平行可到面光源在无穷远处产生的等倾干涉,两面有小的夹角可得到面光源在空气膜近处形成的等厚干涉。
若光源是点光源,则上述两种情况均可在空间形成非定域干涉。
设M 1和M 2’之间的距离为d ,则它们所形成的空气薄膜造成的相干光的光程差近似用下式表示若 M 1与M 2平行,则各处d 相同,可得等倾干涉。
系统具有轴对称不变性,故屏2cos d iδ=E 上的干涉条纹应为一组同心圆环,圆心处对应的光程差最大且等于2d,d 越大圆环越密。
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,使用迈克尔逊干涉仪测量光波的波长。
实验原理,迈克尔逊干涉仪利用干涉现象测量光波的波长。
当
两束光波经过分束器分开后,再经过反射镜反射后再次汇聚在一起时,会产生干涉条纹。
通过调节其中一个反射镜的位置,可以改变
干涉条纹的间距,从而测量光波的波长。
实验步骤:
1. 调节迈克尔逊干涉仪,使得两束光波在分束器处分开,然后
经过反射镜反射后再次汇聚在一起。
2. 观察干涉条纹的形成,并记录下干涉条纹的间距。
3. 通过调节其中一个反射镜的位置,改变干涉条纹的间距,并
记录下不同位置对应的干涉条纹间距。
4. 利用已知的实验参数和干涉条纹的间距,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XXX。
实验结论,本实验利用迈克尔逊干涉仪成功测量了光波的波长。
通过调节干涉条纹的间距,得到了较为准确的光波波长数据。
实验
结果与理论值较为接近,证明了迈克尔逊干涉仪可以有效地测量光
波的波长。
实验中遇到的问题及解决方法,在实验中,由于环境光线的干扰,干涉条纹的观察和记录可能会受到影响。
为了解决这个问题,
可以在实验时尽量在较为暗的环境中进行观察,并使用滤光片等方
法减少环境光线的干扰。
改进方案,在今后的实验中,可以尝试使用更精密的仪器以及
更准确的测量方法,以提高实验数据的准确性和可靠性。
总结,通过本次实验,我对迈克尔逊干涉仪的原理和应用有了
更深入的了解,同时也掌握了一种测量光波波长的方法。
在今后的
学习和实验中,我将继续努力,不断提高实验技能和科研能力。
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名称,迈克尔逊干涉仪测量光波的波长。
实验目的,通过迈克尔逊干涉仪测量光波的波长,了解干涉仪的原理和应用。
实验原理,迈克尔逊干涉仪是一种利用光的干涉现象来测量光波波长的仪器。
它由半透明玻璃片、反射镜和分束器组成。
当光波通过半透明玻璃片后,会分成两束光线,分别经过反射镜反射后再次相遇,形成干涉现象。
通过调节反射镜的位置,可以观察到干涉条纹的变化,从而测量出光波的波长。
实验步骤:
1. 调整迈克尔逊干涉仪的反射镜和半透明玻璃片,使得两束光线相遇并产生清晰的干涉条纹。
2. 通过微调反射镜的位置,观察干涉条纹的变化,记录下不同位置对应的干涉条纹。
3. 根据干涉条纹的间距和反射镜的移动距离,计算出光波的波长。
实验结果,通过实验测量,我们得到了不同位置下的干涉条纹的间距和反射镜的移动距离。
通过计算,我们得到了光波的波长为λ。
实验结论,通过迈克尔逊干涉仪测量光波的波长,我们成功地得到了光波的波长,并且加深了对干涉仪的原理和应用的理解。
这个实验对我们进一步学习光学原理和实验技术有很大的帮助。
存在的问题,在实验过程中,我们发现在调节干涉条纹时需要非常小心和耐心,否则很容易出现误差。
在以后的实验中,我们需要更加细心和谨慎地进行操作,以确保实验结果的准确性。
改进方案,在以后的实验中,我们可以增加对干涉仪的操作技巧的训练,提高实验操作的熟练度,以减少误差的发生。
总结,通过本次实验,我们对迈克尔逊干涉仪的原理和应用有了更深入的了解,同时也锻炼了实验操作的能力。
希望在以后的实验中能够更加注重细节,提高实验的准确性和可靠性。
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,掌握干
涉仪的原理和操作方法,以及利用干涉仪测量光波波长的实验技术。
实验仪器,迈克尔逊干涉仪、光源、准直器、透镜、半反射镜、平面镜、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,它们会产生干涉现象,通过测量干涉
条纹的间距可以计算出光波的波长。
实验步骤:
1. 调整干涉仪,使得两束光波相遇并产生干涉现象。
2. 通过调节半反射镜和平面镜的角度,观察干涉条纹的变化,
找到最清晰的条纹。
3. 使用测微器测量干涉条纹的间距。
4. 根据已知的干涉仪的参数,如半反射镜和平面镜的距离,计算出光波的波长。
实验结果,通过测量和计算,得到光波的波长为XXX。
实验结论,通过本次实验,我们成功地利用迈克尔逊干涉仪测量了光波的波长,掌握了干涉仪的操作方法和测量技术。
同时,也加深了对光波干涉现象的理解。
存在问题及改进意见,在实验中,可能会受到环境光的干扰,导致干涉条纹不够清晰。
可以在实验过程中采取遮光措施,减少环境光的影响,以提高测量的准确性。
实验总结,本次实验使我们对迈克尔逊干涉仪的原理和操作有了更深入的了解,同时也提高了我们的实验操作能力和数据处理能力。
通过不断实践和改进,我们相信在未来的实验中能够更加准确地测量光波的波长。
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日期,2022年10月10日。
实验地点,XX大学光学实验室。
实验目的,利用迈克尔逊干涉仪测量光波的波长,掌握干涉仪的基本原理和操作方法。
实验仪器,迈克尔逊干涉仪、激光器、光电探测器、光学平台等。
实验原理,迈克尔逊干涉仪利用光的干涉现象测量波长,其基本原理是通过半反射镜和全反射镜将光分为两束,经过不同路径后再汇聚在一起,形成干涉条纹。
通过调节其中一个反射镜的位置,使得两束光的光程差为整数倍的波长,从而观察到明暗条纹。
通过测量反射镜的位移,可以计算出光波的波长。
实验步骤:
1. 将迈克尔逊干涉仪放置在光学平台上,并调整好光路。
2. 打开激光器,使其发出稳定的激光光束。
3. 调节反射镜的位置,观察干涉条纹的变化,直至出现明显的
条纹。
4. 使用光电探测器测量反射镜的位移,记录下数据。
5. 根据位移数据计算出光波的波长。
实验结果,通过实验测得激光光波的波长为632.8纳米。
实验结论,本次实验成功利用迈克尔逊干涉仪测量了光波的波长,掌握了干涉仪的基本原理和操作方法。
通过实验数据的分析,
得出了激光光波的波长为632.8纳米,结果与理论值基本吻合。
存在问题和改进措施,在实验过程中,由于光路调节不够精细,导致干涉条纹不够清晰,影响了测量的精准度。
下次实验可以加强
对光路调节的训练,提高实验操作的熟练度,以获得更精确的实验
数据。
实验人员,XXX。
实验报告编写人,XXX。
以上就是本次实验的自查报告,如有不足之处,还望批评指正。
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名称,迈克尔逊干涉仪测量光波的波长。
实验目的,利用迈克尔逊干涉仪测量光波的波长,了解干涉仪的原理和操作方法。
实验仪器,迈克尔逊干涉仪、光源、透镜、反射镜、平面镜、测量仪器等。
实验原理,迈克尔逊干涉仪是一种利用干涉现象测量波长的仪器。
当两束光线相遇时,它们会相互干涉,产生干涉条纹。
通过测量干涉条纹的间距,可以计算出光波的波长。
实验步骤:
1. 调整迈克尔逊干涉仪,使得两束光线在干涉仪内相遇。
2. 调整干涉仪,观察干涉条纹的变化,并记录下相应的数据。
3. 利用测量仪器测量干涉条纹的间距。
4. 根据测得的数据,计算出光波的波长。
实验结果,通过实验测得光波的波长为XXX纳米。
实验结论,利用迈克尔逊干涉仪测量光波的波长是一种有效的方法,可以准确地测量出光波的波长。
同时,通过实验还加深了对干涉仪原理和操作方法的理解。
存在问题,在实验中,可能会受到环境光线的干扰,导致干涉条纹不够清晰,影响测量结果的准确性。
因此,在实验中需要注意避免环境光线的干扰。
改进方案,在实验中可以采取一些遮光措施,减少环境光线的干扰,以提高测量结果的准确性。
总结,通过本次实验,我对迈克尔逊干涉仪的原理和操作方法有了更深入的了解,同时也掌握了利用干涉仪测量光波波长的方法和技巧。
在今后的实验中,我将更加注意实验环境的控制,以确保实验结果的准确性。
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日期,2022年10月15日。
实验地点,XX大学光学实验室。
实验目的,利用迈克尔逊干涉仪测量光波的波长,掌握干涉仪的工作原理和测量方法。
实验仪器,迈克尔逊干涉仪、光源、调节器等。
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。
当两束光波在一定条件下相遇时,会产生干涉条纹,通过测量干涉条纹的间距可以计算出光波的波长。
实验步骤:
1. 调节迈克尔逊干涉仪,使得两束光波在干涉仪内相遇并产生干涉条纹。
2. 通过调节干涉仪的镜片,使得干涉条纹清晰可见。
3. 测量干涉条纹的间距,并记录下实验数据。
4. 根据实验数据计算出光波的波长。
实验结果,通过测量,得到干涉条纹的间距为5.6mm,根据计
算公式得出光波的波长为600nm。
实验结论,本次实验成功利用迈克尔逊干涉仪测量了光波的波长,掌握了干涉仪的工作原理和测量方法。
实验结果与理论值基本
吻合,验证了实验的准确性和可靠性。
存在问题,在实验过程中,调节干涉仪的镜片需要耐心和细致,有时会出现调节不准确的情况,需要进一步提高操作技巧。
改进方案,在日常实验中多加练习,提高对干涉仪的操作熟练度,避免操作失误。
实验人员签名,_____________。
指导教师签名,_____________。
用迈克尔逊干涉仪测量光波的波长实验报告
一、 名称:用迈克尔逊干涉仪测量光波的波长 二、 目的:1、 了解迈克尔逊干涉仪的结构和干涉条纹的形成原理。
2、 通过观察实验现象,加深对干涉原理的理解。
3、 学会迈克尔逊干涉仪的调整和使用方法。
4、观察等倾干涉条纹,测量激光的波长。
三、 实验器材:迈克尔逊干涉仪、He-Ne 激光。
四、 原理:迈克尔逊干涉仪光路如图所示。
当1M 和'2M 严格平行时,所得的干涉为等倾干涉。
所有倾角为i 的入射光束,由1M 和'2M 反射反射光线的光程差∆均为i d cos 2,式中i 为光线在1M 镜面的入射角,d 为空气薄膜的厚度,它们将处于同一级干涉条纹,并定位于无限远。
这时,图中E 处,放一会聚透镜,在其共焦平面上,便可观察 到一组明暗相间的同心圆纹。
干涉条纹的级次以中心为最高,在干涉纹中心,应为i=0,由圆环中心出现亮点的条件是λk d ==∆2,得圆心处干涉条纹的级次λd k 2=。
当1M 和'2M 的间距d 逐渐增大时,对于任一级干涉条纹,例如第k 级,必定以减少其k i cos 的值来满足λk i d k =cos 2,故该干涉条纹向k i 变大(k i cos 变小)的方向移动,即向外扩展。
这时,观察者将看到条纹好像从中心向外“涌出”;且每当间距d 增加2λ时,就有一个条纹涌出。
反之,当间距由大逐渐变小时,最靠近中心的条纹将一个个“陷入”中心,且每陷入一个条纹,间距的改变亦为2λ。
因此,只要数出涌出或陷入的条纹数,即可得到平面镜1M 以波长λ为单位而移动的距离。
显然,若有N 个条纹从中心涌出时,则表明1M 相对于'2M 移动了2dNd =∆,已知1M 移动的距离和干涉条纹变动的数目,便可确定光波的波长。
五、 步骤:1、仪器设计成微动鼓轮转动时可带动粗动手轮转动,但粗动手轮转动不能带动微动鼓轮转动(它只带动M1镜运动),为防止粗动手轮与微动鼓轮读数不一致而无法读数或读错数的情况出现(如粗动轮指整刻度处,而微动轮不指在零刻度处),在读数前应先调整零点。
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,掌握干涉仪的原理和操作方法,加深对光学干涉的理解。
实验仪器,迈克尔逊干涉仪、光源、准直器、透镜、分光镜、半反射镜、光电探测器等。
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,它们会发生干涉现象,通过测量干涉条纹的间距,可以计算出光波的波长。
实验步骤:
1. 将光源通过准直器使其成为平行光束,然后通过分光镜分成两束光。
2. 一束光直接射向半反射镜,另一束光射向透镜后再射向半反射镜,最终两束光在半反射镜处发生干涉。
3. 调整半反射镜的位置,使得干涉条纹清晰可见。
4. 使用光电探测器测量干涉条纹的间距。
5. 根据测量结果计算出光波的波长。
实验结果,通过实验测得干涉条纹的间距为0.5mm,根据公式计算得到光波的波长为600nm。
实验结论,通过迈克尔逊干涉仪测量光波的波长,我们成功地掌握了干涉仪的原理和操作方法,并且加深了对光学干涉的理解。
同时,我们也验证了光波的波长可以通过干涉条纹的间距来计算。
这项实验对我们的光学学习有很大的帮助。
存在问题,在实验中,由于光源的稳定性和仪器的精度等方面的限制,测量结果可能存在一定的误差,需要进一步改进实验方法和提高测量精度。
改进方案,在今后的实验中,可以采用更稳定的光源和更精密的仪器,同时加强对实验操作的技巧和经验,以提高测量的准确性和可靠性。
