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1、 用迈克尔逊干涉仪测量激光波长1用迈克尔逊干涉仪测量激光波长引课：在大学物理中我们学习了光的薄膜干涉，知道薄膜干涉现象分为两种：在物理课上，我们只是从理论上研究了薄膜干涉的原理，那么在实验课上我们通过什么方法获得等倾或等厚干涉的图像呢？*迈克尔逊干涉仪*注意*本实验只利用迈克尔逊干涉仪测量等倾干涉图像正课：实验目的与要求迈克尔逊干涉仪的构造 迈克尔逊干涉仪的原理 迈克尔逊干涉仪的使用等厚干涉 等倾干涉 用迈克尔逊干涉仪测量激光波长2实验原理1. 迈克尔逊干涉仪的构造2. 迈克尔逊干涉仪的原理(1) 光路图图 302 迈克尔逊干涉仪光路图光源 S 发出的光到达分光板 后，被分1G成振幅（强度）几
2、乎相等的反射光（1）和透射光（2） 。光束（ 1）向着 前进，光束1M（2 ）经过 后向着2前进，这两束光分别在 和 上反射1后逆着各自的入射方向返回，最后到达光屏E。由于这两束光是来自同一光源 S 的同一束光，因此他们是两列相干光束，在 E 处必有干涉图样形成。 用迈克尔逊干涉仪测量激光波长3(2) 光程差的计算当和 平行时（ ） ，将观察屏垂直置于 S 和 S 连线处，就可以1M21M2 12观察到等倾干涉圆环条纹。由于 和 之间为空气，折射率 n =1，故光程差 12。cosd图 302 迈克尔逊干涉仪光路图由于光在分光板 的1G第二面反射，使 在2M附近形成以平行与1的虚像 ，因而光在
3、迈克尔逊干涉仪中自和 的反射就相当12于 和 的反射。故迈克尔逊干涉仪产生的干涉等效于 和 12所构成的虚光板产生的干涉，即相当于厚度为 的d空气薄膜所产生的干涉。图 304 非定域等倾干涉 用迈克尔逊干涉仪测量激光波长4并且有：= （ cos2d暗 条 纹明 条 纹)2/1(kk=0、1、2）对光程差 作进一步的分析 ：当 一定时， 之取决于入射角 。d例如：在 O 点处， =0， =2 为最大值，中心处干涉条纹的级次 k 最大，d随着 角的增大，干涉条纹的级次 k 逐渐减小。对于具有相同 角的各点，干涉条纹相同，故称这样的干涉为等倾干涉，干涉条纹又称等倾角线。因此，等倾干涉条纹必然是以 O
4、 点为圆心的明暗相间的同心圆环。当 增大时，要保持某一干涉条纹的级次 k 不变，必须使 减小，即增d cos大 角，从而使得 k 级条纹从中心向外移动，在屏 E 上会看到干涉圆环一个个从中心向外“吐出”的现象，并且圆环条纹逐渐变密，变细。当 减小时，在屏 E 上看到干涉圆环一个个从中心“吞入”的现象，并且d圆环条纹逐渐变疏，变粗。因此，移动平面镜 ，就会在观察屏 E 上看到干涉圆环吞吐的现象，当1M移动 /2 的距离，即 每改变 /2 的距离，就会在观察屏上看到有一1 d个圆环条纹从中心“吞入”或“吐出” ，也就是说，每当“吞入”或“吐出”一个圆环条纹， 就移动了半个波长，所以根据干涉圆环的吞
5、吐就可以1测量光源的波长，这也就是干涉仪测量长度或长度变化的理论依据。只要 用迈克尔逊干涉仪测量激光波长5数出圆环“吞入”或“吐出”的数目 N，并且记录下 移动的距离1M ，就可以计算出光源的波长，即：d =N = 2Nd2实验步骤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,并使其大致垂直,让激光束通过分光板、补偿板（注：最好射到中间位置）垂直入射到平面镜 上.2M2. 将平面镜 和 背后的倾度粗调螺钉置于中间位置，再调节干涉仪的水12平调节螺母，使两平面镜反射的光点都处在激光器发射孔附近；3. 用遮光罩遮住 ，调节 背后的倾度粗调螺钉，使其反射的光点正好射12回激光
6、器的发射孔中4. 把遮光罩换止 ，调节 背后的倾度调节螺钉，使 反射的三个光点中2M1 1M间的一个（最亮）射回激光器的发射孔，即 ；125. 将扩束透镜放置在激光器与分光板之间的适当位置让透射光照射到分光板上，在观察屏 的背面就可以观察到等倾干涉圆环条纹，这时的条纹可能E不够圆或者中心偏移，再调节 的倾度微调螺丝，使条纹变圆、居中；2M6. 转动大轮使 前后移动来改变 ，观察等倾圆环条纹的变化规律并记录，1Md与大学物理中所学的理论进行比较；7. 增大 ，使干涉圆环略细，转动小轮使中央亮斑最大，记下主尺、大轮、小d轮的读数 ，继续转动小轮，同时记下干涉环“吞入”或“吐出”的数目1 用迈克尔逊
7、干涉仪测量激光波长6N，一般取 N=50，每隔 50 环记一次主尺、大轮、小轮的读数 ，测 9 次；id8. 在利用等倾干涉条纹测定 He-Ne 激光波长的基础上，转动手轮,使环形条纹粗而疏时即减小 和 之间的距离，调节 的倾度微调螺丝， 让1M2 2M与 有一个很小夹角，继续转动手轮使弯曲条纹往圆心方向移动，12在观察屏上就会出现等厚干涉条纹，再改变 和 之间的距离，观察12等厚干涉条纹的变化规律并与大学物理中的理论进行比较说明。1 切勿用眼睛直视激光；2 切勿用手或别的东西触摸各种镜的光学表面；3 粗调螺钉事先放到中间位置，调节不可太紧，也勿旋出；4 测量时手轮只能向一个方向转动，以免引起空回误差；5 计数要准且读数应在中央亮斑最大时进行； 6 实验时切勿震动实验桌。1 当调节迈克尔逊干涉仪 时，也可以同时调节 和1M2 1M背后的倾度调节螺钉，先让使 反射的三个光点中间的2M1一个（最亮）与 的反射光重合；再通过调节底角螺钉，让2重合光点射入激光孔。2 如果在观察屏上看不到干涉圆环，可将扩束透镜拿开，在观察屏上观察， 反射的三个光点中间的一个（最亮）与1M的反射光点是否重合，如不重合，继续调节 和 背后2M1M2的倾度调节螺钉
