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1、迈克尔逊干预仪测量光波的波长班级：学号：实验日期：一、实验目的1. 了解迈克尔逊干预仪的结构和原理，掌握调节方法；2. 利用点光源产生的同心圆干预条纹测定单色光的波长。二、仪器及用具名称、型号及主要参数迈克尔逊干预仪，He-Ne激光器，透镜等三、实验原理迈克尔逊干预仪原理如下图。两平面反射镜 M1、M2、光源S 和观察点E或接收屏四者北东西南各据一方。M1、M2相互垂直， M2是固定的， M1可沿导轨做精密移动。G1和 G2是两块材料相同薄厚均匀相等的平行玻璃片。G1的一个外表上镀有半透明的薄银层或铝层，形成半反半透膜，可使入射光分成强度基本相等的两束光，称G1为分光板。 G2与 G1平行，以
2、保证两束光在玻璃中所走的光程完全相等且与入射光的波长无关，保证仪器能够观察单、复色光的干预。可见G2作为补偿光程用，故称之为补偿板。G1、G2与平面镜M1、M2倾斜成 45 角。如上图所示一束光入射到G1上，被 G1分为反射光和透射光，这两束光分别经M1和 M2 反射后又沿原路返回，在分化板后外表分别被透射和反射，于E 处相遇后成为相干光，可以产生干预现象。图中M2 是平面镜 M2由半反膜形成的虚像。观察者从 E 处去看， 经 M2反射的光好似是从M2 来的。 因此干预仪所产生的干预和由平面 M1与 M2 之间的空气薄膜所产生的干预是完全一样的，在讨论干预条纹的形成时，只需考察M1和 M2两个
3、面所形成的空气薄膜即可。两面相互平行可到面光源在无穷精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页，共 4 页远处产生的等倾干预，两面有小的夹角可得到面光源在空气膜近处形成的等厚干预。假设光源是点光源，则上述两种情况均可在空间形成非定域干预。设M1和 M2 之间的距离为d，则它们所形成的空气薄膜造成的相干光的光程差近似用下式表示假设M1与 M2平行，则各处d 相同，可得等倾干预。系统具有轴对称不变性，故屏 E 上的干预条纹应为一组同心圆环，圆心处对应的光程差最大且等于2d,d越大圆环越密。 反之中心圆斑变大、圆环变疏。 假设 d 增加， 则
4、中心 “ 冒出 ” 一个条纹，反之 d 减小，则中心 “ 缩进 ” 一个条纹。 故干预条纹在中心处“ 冒出 ” 或“ 缩进 ” 的个数 N与 d 的变化量 d 之间有以下关系即 =2dN根据该关系式就可测量光波波长或长度d。四、实验步骤及操作1.单击登陆进入实验大厅2.选择光学实验单击3.双击迈克尔逊干预仪进入实验界面4.在实验界面单击右键选择“开始实验”5.调节仪器。抓图2cosdi2dN精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页，共 4 页6.测量：由测量波长关系式可知，是以定值，平移M1来改变 d，观察等倾圆环条纹的变化规律并记录
5、。每“冒出”或“缩进”50个圆环中央亮斑最大记录一次M1镜的位置，连续9 次，用逐差法处理实验数据。抓图五、数据记录及处理1. 数据列表表 1平面镜 M1 位置变化测量条纹的吞吐数N10 50 100 150 200 di /mm 条纹的吞吐数N2250 300 350 400 450 di+5/mmN= N2- N1250 250 250 250 250 di = (di+5 -di )/5/mm di= di - ?/mm 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页，共 4 页2. 数据处理由上表知| d|= mm N= 250 U
6、A= 5.77350*10-6m UB= 1.08305*10-6m Ud= *10-6m U= 2Ud/N =nm 计算平均值= (2 d)/N = 601.616nm 根据标准值标= 632.8nm 百分相对误差 : E=(|- 标|)/ 标 % = (601.62 + )nm 六、答复预习思考题1. 测 He-Ne激光波长时， 要求 n 尽可能大， 这是为什么？对测得的数据应采用什么方法进行处理？答： n 越大所测得的波长的精确度就越高，对实验测得的数据采用逐差法进行处理。2. 从实验原理图1 中看，如果把干预仪中的补偿板B 去掉，会影响到哪些测量？哪些测量不受影响？答：补偿板有两个作用，其一是补偿光程，其二是消色差，且最主要作用为消色差。补偿板 B 的作用是使光程差仅由M1、M2的位置决定，假设去掉B，那么光程差还受到平行板厚度、倾角、 折射率等因素的影响。综合分析可以知道，这样的话会使各个刻度的测量带来影响，而对于圆环数N 则没有影响。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页，共 4 页
