迈克尔逊干涉仪的调整与使用

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1、1成都信息工程学院成都信息工程学院物理实验报告物理实验报告姓名： 专业： 班级： 学号： 实验日期： 实验教室： 指导教师： 【实验名称实验名称】迈克尔逊干涉仪的调整与使用迈克尔逊干涉仪的调整与使用【实验目的实验目的】1. 了解迈克耳孙干涉仪的结构、原理，掌握其调整和使用方法；2. 利用等倾干涉条纹的变化，测量激光器激光波长。eeNH 【实验仪器实验仪器】1. 迈克耳孙干涉仪 2. 激光器、扩束镜等eeHN【实验原理实验原理】1.迈克尔逊干涉仪图图 迈克耳孙干涉仪构造原理图迈克耳孙干涉仪构造原理图yuanliguangyuanliguang 2原理光路如图，、为互相垂直的平面镜；、为相互平行的

2、平面玻璃板，1M2M1G2G称为分光板，在其一个表面镀有半反射半透射的金属膜，使照在上的光，一半反1GL1G射，一半透射，反射光和透射光的光强近于相等；称为补偿板，用于补偿光束在2G板中往返两次所多走的光程。由光源发出一束光，在处分成透射光束和反射光束1GSL，这两束光的光强近似相等。光束经到后，反射回来经射到半透膜上，2G1M2GL再反射到观察屏；光束经半透膜反射后，到后又反射到半透膜上，再经透射PL2ML到观察屏，由于满足光的相干条件，这两束光在屏上相遇就形成干涉条纹。是在P1M中看到的的虚像，在光学上，认为干涉就发生在与之间厚度为的空气1G1M1M2Md膜上。2等倾干涉若用扩束光源（提供

3、不同入射角的光源，即在与之间加上一扩束镜）照射，当S1G （即）时，对于与的法线和的法线夹角皆为的入射角，21/MM21MM 2M1M经与反射后成为平行的两束光(1)和(2)（如图3） ，它们的光程差为 1M2Msin2cos/2tgddADBCAB整理，得两束光的光程差为 （1）cos2d其中为与间空气膜的厚度，在屏上可以观察到明暗相间的同心圆环，每d1M2MP一个圆环对应一恒定的倾角，我们称这种干涉为等倾干涉。观察这些同心圆环的圆心处，此处 , ，由干涉条纹的明暗条件 2d 0（2） 2122kk dL, 2, 1, 0k暗纹明纹可知，干涉条纹圆心处的级数最高，并且移动（即 发生变化）时，

4、中心处条纹2Md级数随之变化，可观察到条纹由中心“冒出”或“缩入”，而每当中心处“冒出”或“缩入”一个条纹，光程差就增加或减少一个波长，就增加或减少，即就移动了d22M。由此可根据移动的距离及条纹级数改变的次数，测出入射光的波长22Mdk3（3）kd 2【实验内容及步骤实验内容及步骤】（一）调节迈克耳孙干涉仪观察等倾干涉条纹调节迈克耳孙干涉仪观察等倾干涉条纹（1）熟悉迈克耳孙干涉仪的结构，各个部件的作用和调节方法等。 （2）粗调：利用激光光束方向性好的特点，用自准直法调节迈克耳孙干涉仪：eeNH 调节激光器或干涉仪的位置，使激光束通过、垂直照射平面镜，在激光器发射1G2G1M孔面板上可以看到分

5、别由平面镜和反射的两排若干个光斑。调节平面镜和1M2M1M后的三只螺丝，使两排中最亮的两个光斑重合，若调节比较好，光斑中会出现干涉条2M纹，此时和基本垂直。 1M2M（3）调节干涉仪的底座螺丝钉，有时要移动整个干涉仪改变对激光的倾角，使重合的最亮光斑能从激光发射孔反射回去，这时，激光垂直于镜。 1M（4）细调并测定入射光波长：将扩束镜置于激光器与迈克耳孙干涉仪之间，在屏上G可以看到弧形或半圆形干涉条纹（如没有应重新粗调），调整改变倾角的两个微调螺1M丝14和16，使屏上出现同心圆形干涉条纹，此时和严格垂直。通过转动手轮13P1M2M和微调鼓轮15 ，使上的条纹适于观测，了解条纹变化规律。 P（

6、二）测量 HeNe 激光的波长旋转手轮，屏上条纹有“涌出”或“陷入”现象。当屏上环心为一暗斑时，记录此时镜的位置；同方向旋转微调手轮，当屏上每“涌出”或“陷入” 50个条纹时，记2M0d录镜的位置；重复测量次。注意：每次记录数据时，应使中心暗斑与起始状态一2Mid致；旋转微调手轮时，要避免螺距间隙引入的空程差。【注意事项注意事项】1、 爱护仪器，使用中所有仪器的光学面绝不允许用手接触；2、在调节和测量过程中，一定要非常细心和耐心，转动手轮时要缓慢、均匀，调节螺钉一定要轻、慢，不要强旋、硬扳；3、 为了防止引进空程差，每项测量时必须沿同一方向转动手轮，途中不能倒退；4、实验过程中不要让激光束直接

7、射入眼睛，以免对眼睛造成伤害。4【数据记录数据记录】1、 记录实验数据，并用逐差法求；d2、 由式（3）算出激光器激光波长，并与标准值比较求百分误差。eeNH 【数据处理数据处理】可通过逐差法求 He-Ne 激光的波长涌出涌出mmddd01648. 0374382.5479326.54 303 1mmddd01592. 0376163.5480939.54 314 2mmddd01592. 0377705.5482480.54 325 3mmdddd01610. 0301592. 001592. 001648. 03321mmNd 0006440. 05001610. 0221 陷入陷入涌 出

8、陷 入 Ki di(mm)di(mm)di/(mm)di/(mm)K054.7438254.54123K0+5054.7616354.52504K0+10054.7770554.50927K0+15054.7932654.49211K0+20054.8093954.47658K0+25054.8248054.459585mmddd04912. 0354123.5449211.54 303 1 mmddd04846. 0352504.5447658.54 314 2 mmddd04969. 0350927.5445958.54 325 3 mmdddd01636. 0304969. 004846

9、. 004912. 03321 mmNd 0006544. 05001636. 0222 mm0006492. 020006544. 00006440. 0221百分误差：百分误差：%6 . 2%1000006328. 00006328. 00006492. 0%100理理 A【实验结果实验结果】He-Ne 激光的波长：mm0006492. 0221百分误差：%6 . 2%100理理 A【问题讨论问题讨论】1 在实验中需要调节 M1和 M2相互垂直（M1和 M2相互平行）时，是在没有干涉条纹出现的情形下，利用观察视场中两个光点的位置来操作的，但实际会发现，这样的光点一般都有很多。这些光点的出现

10、是源于入射光束在被分光镜分为两束以及它们在传输过程中所经过的多个玻璃折射，反射后。试根据图 1 所示的主光路传输路径，总结一套快速正确地选定对应观测光点的方法。由图 1 可见，入射光束在分光镜的第 1 表面和分束面都会有部分光向 M1方向反射，经M1再次反射后，从观察屏上看到的右边光点是由分束面反射，即我们所要的对应光点。透过分束镜的光经 M2镜反射后，在补偿片的两个界面会形成两个向观察方向反射的光点，右边第 3 个光点才是由分束面反射，即我们要找的对应光点。62 试由公式说明 M1和 M2的距离 d 变大变小同环形干涉条纹中心“冒出或陷入”的对应关系。由公式 2dcosik=k，对同一干涉级次（k 不变） ，当 d 减小时， i k必然减小，干涉圆环中心向里陷入。