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1、南 昌 大 学 物 理 实 验 报 告课程名称：大学物理实验实验名称：迈克尔逊干涉仪学院：信息工程学院专业班级：数字媒体技术 151 班学生姓名：黄羽雯学号： 6103315004 实验地点：基础实验大楼 308 座位号：32 号实验时间：第 4 周星期二下午 4 点开始一、实验目的：1.掌握迈克尔逊干涉仪的调节方法并观察各种干涉图样。2.观察非定域等倾干涉，测定He-Ne 激光波长。二、实验原理：非定域等倾干涉原理：用 He-Ne激光做光源，使激光束通过扩束镜会聚后发散，此时就得到了一个相干性很好的点光源。它发出的球面波先被分光板 P1分光，然后射向两全反射镜，经M1 和M2 反射后，在人眼
2、观察方向就得到了两个相干的球面波，它们如同是由位于它们如同是由位于后的两个虚点光源S1和S2产生的，由两虚点光源产生的两列球面波在空间相遇处都能进行干涉，干涉条纹不定域，故称非定域干涉。非定干涉的图样随观察屏的不同方向和位置而不同，当观察屏垂直于S1和S2连线时，是同心圆条纹，圆心是S1和S2连线延长线和屏的交点。如转动观察屏不同角度，则可看到椭圆，双曲线和直线等几种干涉图样。如调节反射镜M2的微调螺钉，使M1 平行于 M2 , 此时和 M1 平行放置的观察屏上就出现同心圆条纹，圆心在光场中心。两虚点光源的间距为M1 和M2 间距 d的两倍，即圆心处光程差为2d。与前面讨论等倾干涉情况类似，当
3、d增加时，中心条纹一个个“冒出” ，反之，一个个“缩进”。这时可以用公式来计算波长。公式为 2 三、实验仪器：迈克尔逊干涉仪、He-Ne 激光器、电源、小孔光阑、扩束镜（短焦距会聚焦）、毛玻璃屏等四、实验内容和步骤：1. 观察激光的非定域干涉现象调节干涉仪使导轨大致水平；调节粗调手轮，使活动镜大致移至导轨25 45mm 刻度处；调节倾度微调螺丝，使其拉簧松紧适中。然后使得激光管发射的激光束从分光板中央穿过，并垂直射向反射镜M1 （此时应能看到有一束光沿原路退回）。装上观察屏，从屏上可以看到由M1 、M2反射过来的两排光点。调节M1 、M2背面的3 个螺丝，使两排光点靠近，并使两个最亮的光点重合
4、。这时M1与 M2大致垂直（ M1 与 M2大致平行）。然后在激光管与分光板间加一短焦距透镜，同时调节倾度微调螺丝，即能从屏上看到一组弧形干涉条纹，再仔细调节倾度微调螺丝，当M1与 M2严格平行时，弧形条纹变成圆形条纹。转动微调手轮，使M2前后移动，可看到干涉条纹的冒出或缩进。仔细观察，当M2位置改变时，干涉条纹的粗细、疏密与 d 的关系。2. 测量激光波长（1）测量前先按以下方法校准手轮刻度的零位。先以逆时针方向转动微调手轮，使读数准线对准零刻度线；再以逆时针方向转动粗调手轮，使读数准线对准某条刻度线。测量过程中的手轮转向应与校准过程中的转向一致。（2）按原方向转动微调手轮（改变d 值） ，
5、可以看到一个一个干涉环从环心冒出，当干涉环中心最亮时，记下活动镜位置读数d，然后继续缓慢转动微调手轮，当冒出的条纹数N=5时，再记下活动镜位置读数d，反复测量10 次，总共数出 50 次条纹变化数。由公式算出波长，并与标准值（=632.8nm）比较，计算相对不确定度。五、误差分析1、由于测量中存在某些确定的不合理因素引起的，使测量结果向真值的某个方向偏离，造成了系统误差，造成这种误差的原因有测量仪器、测量方法等。2、在对同一量的多次重复测量中绝对值和符号以不可预知方式变化的测量误差分量，实验条件和环境因素无规则的起伏变化，引起测量值围绕真值发生涨落的变化，造成了随机误差。不过此种误差可以通过多
6、次测量来减小。六、思考题：1、如何由等厚干涉的光程差公式： =2dcosi 来说明当d增大时，条纹由直变弯？答： 等厚干涉条纹代表条纹所对应的地方厚度是一样的。厚度d增大，那条纹肯定由直变弯了。若条纹向厚度小的地方弯曲，则表示该处向上凸；反之，若条纹向厚度大的地方弯曲，则表示该处向下凹2、为什么不放补偿板就调不出白光干涉条纹？答：补偿板作用是在两个反射镜在等臂时光程相等；因为若没有补偿板，一路反射光通过A三次，而另一路透射光只通过 A一次；这对于单色光时没有影响，对于复色光时则影响测量结果。白光干涉只有在两臂光程差为零的微小范围内发生。所以不加补偿板就无法达到零光程差，就没有白光干涉。3、在非
7、定域干涉中，如何由一个实的点光源产生两个虚的点光源？答：用 -激光做光源，使激光束通过扩束镜会聚后发散，此时就得到了一个相干性很好的点光源。它发出的球面波先被分光板分光，然后射向两全反射镜，经1和 2反射后，在人眼观察方向就得到了两个相干的球面波，它们如同是由位于后的两个虚点光源1和 2产生的。七、实验数据与处理：_ 计算得d = (di+4-di)/4=0.00661mm _ _ _ =2 d/ k=661nm 解得 ( )=0.000029mm _ = ( )= 661 29nm _ _ E= - 公 / 100%=4.34% 得结果如上实验感想 ：光学的世界很奇妙，肉眼看不见的事物经过仪器处理出来却是另外一个模样，因此我们判断事情不能贸然下定论，还需多多琢磨。 附上原始数据：
