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1、1实验三 迈克尔逊干涉仪测波长一、实验目的1、巩固迈克耳逊干涉仪的调节和使用方法；2、应用迈克耳逊干涉仪测定氦氖激光器的波长。二、实验仪器迈克耳逊干涉仪、氦氖激光器、扩束镜、升降台等。三、实验原理1、迈克尔逊干涉仪的原理图 1 迈克尔逊干涉仪原理图迈克尔逊干涉仪的工作原理如图 1 所示，其中 P1的第二面上涂有半反半透膜，能够将入射光分成振幅几乎相等的反射光 、透射光 2，所以 P1称为分光板（又称为分光镜） 。1光经 M1反射后由原路返回再次穿过分光板 P1后成为 光，到达观察点 E 处； 2光被M2反射后按原路返回，在 P1的第二面上形成 光，也被返回到观察点 E 处。由于 1光在到达 E
2、 处之前穿过 P1三次，而 2光在到达 E 处之前穿过 P1一次，为了补偿 、 两光的光程差，便在 M2所在的臂上再放一个与 P1的厚度、折射率严格相同的 P2平面玻璃板，满足了 1、 两光在到达 E 处时无光程差，所以称 P2为补偿板。由于 、 光均来自同一光源 S，所以两光是相干光。M 2通过 P1的第二面，在 M1的附近（上部或下部）形成一个平行于 M1的虚像 M2，因而，在迈克尔逊干涉仪中，自 M1、M 2的反射相当于自M1、M 2的反射。也就是，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。2、等倾干涉原理2如图 2 所示，波长为 的光束 y 经间隔为 d 的上
3、下两平面 M2 和 M1反射，反射后的光束分别为 y1和 y2。设 y1经过的光程为 l，y 2经过的光程为 l+ l， l 即为这两束光的光程差（ l= AB + BD） ，如果入射角为 ，则 l = 2dcos，当 l =2dcos= k 时，为亮纹 l =2d cos=(2k +1)/2 时，为暗纹 （1）其中 k 为整数，称干涉级序数，与某条干涉条纹对应当 M2、M 1上下表面平行时，可以观察到明暗相间的圆形条纹，这种干涉叫等倾干涉。M 2镜每移动（增加或减少）/2 距离，视场中心就 “吐出”一个环纹或“吞进”一个环纹。视场中干涉条纹变化或移过的数目 N 与 M2移动距离 d 间的关系
4、是：d（2）上式表明，已知 M2移动的距离 ，并记录在实验时只要数出“涌出”或“陷入”的条纹个数 N，就可确定光的波长。Nd2（3）四、实验内容及步骤1仪器的调整（1）点亮氦氖激光器，取下扩束镜，使激光束经分光板 P1分束，由 M1、M 2反射后，照射在 E 处的与光路垂直放置的观察屏（毛玻璃）上，即呈现两组分立的光斑。（2）调节 M1、M 2两镜后面的螺丝，以改变 M1、M 2镜面的方位，使屏上两组光点完全重复。（3）装上扩束镜，屏上即可出现干涉条纹。3（4）缓慢细心地调节 M1镜旁的微调螺旋，使条纹成同心圆环干涉图样。2测 He-Ne 激光的波长（1）慢慢地转动微动手轮，可以在毛玻璃屏上看
5、到中心条纹向外一个个冒出（或缩入中心）。（2）开始计数前，记录 M2镜的位置读数 d1。（3）继续转微动手轮（必要时也可旋动粗调手轮，但必须同向转动），数到条纹向外冒出 50个时（或向中心缩入），停止转动，再记录 M2镜的位置读数 d2。重复上述测量六次，将全部数据记于测氦一氖激光波长数据表中。五、实验数据及结果1、测氦氖激光波长数据表次数 d1(mm) d2(mm) |12d(mm)=2d/50 (A0)1234562、测得 He-Ne 激光波长平均值：=1/6 I=He-Ne 激光波长公认值（或称标准值）：6328A 03、绝对误差： |6328| 测 量 值公 认 值4、相对误差： %10|公 认 值测 量 值公 认 值相 对 误 差六、注意事项1不能用手触摸各光学元件。2在调节和测量过程中，一定要非常细心和耐心，粗动手轮，特别是微动手轮要缓慢、均匀转动。3为了防止引进螺距差，每次测量必须沿同一方向旋转手轮（粗动或微动），不得中途倒退。4不能用眼睛直接观看未扩束的激光束。45激光管上有高压，防止触电。七、思考题1、怎样利用干涉条纹的“涌出”和“陷入”来测定光波的波长？2、调节干涉条纹时，如果确使双影重合，但条纹并不出现，试分析可能产生的原因。3、调节迈克尔逊干涉仪时，看到的亮点为什么是两排而不是两个？两排亮点是怎样形成的？
