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1、用迈克尔逊干涉仪测玻璃折射率实验目的：利用迈克尔逊干涉仪测量玻璃的折射率。实验仪器：迈克尔逊干涉仪、汞光灯、氦氖激光灯，千分尺，待测玻璃。实验原理：本实验主要利用白光干涉条纹在光程差e=0的位置时，接收屏出 现白色条纹这一现象（或是利用激光在e=0时，接收屏上出现平行等距 直条纹），和放置玻璃片后的调出白色条纹时活动镜位置的改变，得出 由待测玻璃所引起的光程差的改变量，从而计算得出待测玻璃的折射率no1白光干涉条纹（彩色条纹）因为干涉条纹的明暗决定光程差与波长的关系。用白光源，在e=0 处，所有的波长其光程差均为0，故中央条纹为白色。在中央白条纹两 旁，由于不同波长在不同出得到加强，在两旁有十
2、几条对称分布的彩色 条纹。e再大时，因对各种不同波长的光其满足暗纹情况也不同，所产 生的干涉花纹，明暗条纹互相重叠，结果显不出条纹来。用白光可以判 断出中央明纹，即在e=0时，白光会出现中央明纹，以此判断e何处为 0o2等厚干涉的变化在观察等倾干涉的基础上，继续增大或减小光程差，使e=0 （即在 转动微动轮时，使Ml镜背离或接近G1镜，并使Ml与G1镜的距离 逐渐等于M2, G1镜之间的距离），这时可以看到等倾干涉条纹的圆圈 由大变小，并变疏，条纹慢慢变直，直至接收屏视图内只能看到1-2个 条纹。然后轻微调节拉簧螺钉1,使M2 与M1间有一个小的角度，这 时视场中出现平行的等距条纹，这便是等厚
3、干涉条纹。若用He-Ne激光 器作光源调节迈克尔逊干涉仪，在e=0时，出现等厚干涉，可判断e在 何处等于0。3迈克尔逊干涉仪的干涉原理及对本实验分析（1）迈克尔逊干涉仪原理如图，在图中S为光源，G1为半镀银板（使照在其上的光线既能 反射又能折射又能透射，而这两部分的强度又大致相等），又称分光板。 M1，M2为平面反射镜。光源S发出的光束，射向G1板在半镀银面上 分成两束光：光束受半镀银面反射折向M2镜。由于G1与M1、M2均 成45角，所以两束都垂直射到Ml和M2,经反射后按原路返回射向 观察者A （或接受屏），相遇发生干涉。（2）本实验分析若光源氦氖激光，G2为补偿板，材料和厚度均与Gl板相
4、同且平 行。加入6 2后，al、a2两束光均经过玻璃三次，其光程差就是纯 粹是Ml，M2镜与Gl板的距离不同而引起。当接受屏上出现平行等距直条纹后，若在M1与Gl之间平行于M1 放置一厚度均匀的透明薄片，因薄片折射率，此时两束光的光程差会改 变，在接收屏上看不到平行等距直条纹。此后，再次调节的位置，改变两束光的光程差，可再次找到加了透 明薄片后的接收屏上平行等距直条纹，此时的光程差为0。（3）光程差e的计算式未放玻璃片之前，调节出现平行等距直条纹，此时光程差e=0,位置 为d1，放置玻璃片后，光程差发生改变，光程差改变由放置玻璃片引起， 再次调节，使接收屏上再次出现平行等距直条纹，此时位置为d
5、2。放置玻璃片后产生的光程差e=d1-d2玻璃折射率为n，则e=D （n-1）即盅屏D (n-1) =dl- d2所以玻璃折射率为n= (dl- d2) /D+1实验步骤：1、调节迈克尔逊干涉仪。(1) 打开氦氖激光器，拿掉观察屏，可看到分别由M1M2反射到 评上的两排光点，每排四个光点，中间两个较亮，旁边两个较暗。调节 M2背面三个螺钉，使两排的两个最亮的光点大致叠合，此时大致垂直。 这时放上观察屏，一般在屏上会出现很密的干涉条纹。(2) 调节镜座下的两个微调螺钉，直至看到圆心在视场中央，清晰 地圆状干涉条纹。如果使用微调螺钉，看不到清晰条纹，可再仔细微调 镜M2的三个螺钉，使条纹逐渐清晰。
6、然后调微调螺钉，看到清晰的圆 形。2、摇动粗动手轮使活动镜M1在与固定镜M2等光程的位置来回平移， 这时因为两束光光程的变化，即两束光光程慢慢相等，接收屏上的条纹 会慢慢变直，由此大致找出两束光光程相等的位置。3、再慢慢调节微动轮，要一直沿一个方向(以避免回程差)，等微 动轮摇到干涉条纹是平行等间距直条纹时，停止转动微动轮，此时，两 束光光程差e=0，出现等厚干涉。记下此时Ml位置dl。4、将待测玻璃放置M1与Gl之间，且与M1平行，按上述方法调节 使接收屏上再出现平行等间距直条纹，记录此时M1位置d2。5、以上2-4实验步骤重复5次，记录5组数据，并填入表格。6、利用千分尺测出该待测厚度均匀
7、玻璃的厚度D，测5次，取平均值。7、利用公式计算出玻璃的折射率。数据记录:12345平均值d134.2757134.7378834.3456634.5688434.44688d235.9737135.9051335.9647435.9702435.96844D2.9282.9302.9202.9402.9372.931利用公式计算出玻璃的折射率n=1.50738结果讨论1, 、本实验通过利用迈克尔逊干涉仪光路特点，在M1与G1之间加 入待测玻璃，改变原实验的光程差而实现的。又由于待测玻璃无法保持 与M1屏之间的绝对平行，产生了系统误差。我们知道，光学仪器是很 精密的仪器，而迈克尔逊干涉仪也不例
8、外，其精度很高。但我们在测玻 璃厚度时，用的是千分尺，千分尺的最小量度为0.01mm，以致所求的玻 璃折射率精度降低。实验开始阶段，我们利用等厚干涉，He-Ne激光器来寻找e=0的位 置，但其变化过程不够明显，实验现象不够明显，也不可避免地出现了 误差。在进行实验的过程中，微动轮的转动方向要向一个方向，尽量避 免仪器产生的回程差，以防影响实验结果。2、玻璃的折射率测量的方法很多，比如利用布儒斯特角及偏振现象 来测量，而利用迈克尔逊干涉仪来测的方法更是形形色色，如：（1），将实验所用的补偿板变化；先用实验所用标准板测量。=0时 M1的位置，再用待测玻璃代替补偿板来测e=0时M1的位置。这样的测
9、的好处是，可以很方便就可以使待测玻璃在光路中与G1保持平行，误 差也会减小；缺点是，方法的计算相较复杂。（2），因为实验找e=0时M1的位置，故补偿板存在与否并不影响 实验的难度。用迈克尔逊干涉仪测玻璃的折射率，一般精度是很高的， 可操作性也较强，比较简单。而用布儒斯特角测量玻璃折射率，是一种 很简单的方法，利用的是自然光在玻璃表面反射时，若达到布儒斯特角 时，其反射光为偏振光，再利用偏振片来检测是否反射光是偏振光。我 做这个实验的过程中，可能是有太多的因素干扰，很难找到其角度的位 置。相比于迈克尔逊干涉仪器来说，自我感觉，复杂。3，大家知道，迈克尔干涉实验曾完成了三大实验，否定以太的迈克 尔
10、-莫雷实验，光谱精细结构的实验及光波波长标定米标准器的实验。 迈克尔也因此获得了 1907年的诺贝尔奖。其在近代物理学中有很重要 的影响，以它为基础发展的很多专用于干涉的仪器，如泰曼干涉仪、傅 里叶干涉分光计，法布里-帕罗干涉仪等。而其在现代的很多测量长度， 折射率的方面应用也很广泛。虽然我们在实验在用的是玻璃，但是，如果测其他透明薄片，液体， 表面平整的膜都可以用这样的方法，或是已知其折射率求其厚度，也可 以用本实验用到的方法。4，在实验过程中，我们发现，按照实验原理的话，在活动镜与分光 板之间加了玻璃片后，会使通过玻璃片的这束光的光程增加，若要再次 调至光程差为0的地方，则应该缩小活动镜与
11、分光板之间的距离，但实 际操作中去世完全相反，加了玻璃片之后找到的光程差等于0的活动镜 却比未加之前与分光板的距离更大了，这个现象需要经一部的分析，进 行进一步的实验，找出其原因。参考文献：张晓波、李小云：大学物理实验心得体会：在这学期的物理实验课和自主实验课中我们受益良多。尤其是这次的 自主实验，在第一节课上，由于我们课前忽视了预习环节，对本次实验 的内容、原理都不很清楚，导致面对实验仪器束手无策。这无疑是当头 一棒，让我们警醒，认真对待这次自主实验。回过头，细想我们做过的种种实验，我认为大学物理实验课不仅培养 了我们严谨求实、一丝不苟的工作精神，也锻炼了我们自主思考、实际 操作的能力。在另一方面，我们在实验过程中增进了友谊，提高了团队 协作能力。作为一名军校学员，以上都是我们所要求必备的素质。大学 物理实验为我们提供了这样一个平台，为我们以后的军旅生涯打下了坚 实的基础。最后再次感谢大学物理实验，让我们得到了锻炼，收获了成长！
