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1、第四节迈克耳逊干涉仪的调节与使用迈克耳逊干涉仪的调节与使用Michelson interferometer 1迈克耳逊干涉仪的调节与使用小议链接3迈克耳逊干涉仪迈克耳逊干涉仪2迈克耳逊干涉仪的调节与使用G1G2M1M211 22光源光源实验光路实验光路d3迈克耳逊干涉仪的调节与使用小议链接3 实验目的实验目的1了解迈克尔逊干涉仪的干涉原理了解迈克尔逊干涉仪的干涉原理 和结构，学习调节方法。和结构，学习调节方法。 2观察干涉条纹，并用观察干涉条纹，并用非定域干涉非定域干涉条纹条纹测量测量He-Ne激光的波长。激光的波长。4迈克耳逊干涉仪的调节与使用干涉图样的定域与否干涉图样的定域与否空气劈尖牛
2、顿 环定域干涉定域干涉扩展光源扩展光源点点光光源源非非定定域域干干涉涉5迈克耳逊干涉仪的调节与使用非非定定域域干干涉涉A AG G1 1 S S S SA A0 0点光源点光源（M1 / M2）点点光光源源实验原理实验原理-非定域干非定域干涉涉光源光源6迈克耳逊干涉仪的调节与使用 （M1 / M2） 当当d d 增大时，增大时，当当d d 减小时，减小时，环缩进环缩进。圆心处对于第对于第k级亮纹：级亮纹：环冒出环冒出。测量公式：测量公式：实验原理实验原理- -激光波长激光波长的测定的测定A AA A0 02d 7迈克耳逊干涉仪的调节与使用1.观察各种情况下干涉条纹的变化,记录并分析。2.用非定
3、域干涉条纹非定域干涉条纹测量He-Ne激光的波长，要求波长 精度 ，自行设计实验方案设计实验方案。3.求出百分误差。（约定真值： ） 注意：消除注意：消除视差视差 避免避免空程差空程差 实验内容实验内容8迈克耳逊干涉仪的调节与使用小议链接3 实验仪器实验仪器迈克耳逊干涉仪迈克耳逊干涉仪He-NeHe-Ne激光器激光器扩束镜扩束镜（约定真值： ）光屏光屏水平仪水平仪9迈克耳逊干涉仪的调节与使用小议链接3 步骤步骤要点要点1. 迈克尔逊干涉仪是否需要调迈克尔逊干涉仪是否需要调水平水平？如何调节？如何调节？2. 两束光的两束光的光程差光程差什么样的范围合适？什么样的范围合适？3. 激光器因放置到什么
4、高度合适？是否需要水平？激光器因放置到什么高度合适？是否需要水平？ 调节需要注意什么？调节需要注意什么？5. 短焦距透镜短焦距透镜何时何时放入光路中？放入光路中？4. 怎样判断是否怎样判断是否形成干涉？形成干涉？6. 圆环圆环偏心偏心怎么办？怎么办？M1和和M2处于什么样的位置处于什么样的位置 关系可以获得关系可以获得同心同心圆环圆环 ？7. 测量前如何测量前如何消除视差和空程误差消除视差和空程误差，测量中怎，测量中怎 样避免空程误差？样避免空程误差？8. 想一想：（想一想：（1）迈克尔逊干涉仪需要调零吗？）迈克尔逊干涉仪需要调零吗？ （2）记录的数据）记录的数据实质实质上是什么？上是什么？1
5、0迈克耳逊干涉仪的调节与使用 迈克尔孙干涉仪的应用实例迈克尔孙干涉仪的应用实例1. 利用干涉仪测气体折射率利用干涉仪测气体折射率11迈克耳逊干涉仪的调节与使用 迈克尔孙干涉仪的应用实例迈克尔孙干涉仪的应用实例2. 用迈克耳逊干涉仪测气流用迈克耳逊干涉仪测气流12迈克耳逊干涉仪的调节与使用 迈克尔孙干涉仪的应用实例迈克尔孙干涉仪的应用实例光光 源源探测器探测器黑匣子反射镜探测器样品光纤聚焦器光纤耦合器电子系统低相干光源电子系统计算机13迈克耳逊干涉仪的调节与使用1 1、不能直视不能直视激光器。激光器。2 2、调整各部件用力要适当，均匀缓慢，不可强旋硬拌。、调整各部件用力要适当，均匀缓慢，不可强旋
6、硬拌。3 3、各光学表面、各光学表面不可用手触摸不可用手触摸，更，更不允许擦拭不允许擦拭！4 4、（、（1 1）调零选定）调零选定方向方向时，首先要判断动镜时，首先要判断动镜M M1 1与前端的距离。与前端的距离。 （2 2）测量时只能向）测量时只能向一个方向一个方向旋转微动鼓轮移动，避免螺距差旋转微动鼓轮移动，避免螺距差5 5、使用完毕，适当放松、使用完毕，适当放松M M1 1和和M M2 2的螺钉和拉簧，避免弹性疲劳。的螺钉和拉簧，避免弹性疲劳。注意事项注意事项14迈克耳逊干涉仪的调节与使用分波面法小结分波振面干涉1W洛埃镜分波洛埃镜分波面干涉面干涉2WXMsWlsX半波失损菲涅耳双棱镜干
7、涉菲涅耳双棱镜干涉WsW1l2Ws1s21W21WB BX菲涅耳双面镜干涉菲涅耳双面镜干涉sWl1s2ssWM12Me杨氏双缝干涉杨氏双缝干涉lx1s2x1s2s15迈克耳逊干涉仪的调节与使用分振幅干涉薄膜的形状薄膜的形状全息照相全息照相实验实验迈克尔逊迈克尔逊干涉仪干涉仪等倾干涉sf1 n3 n2ne点光源的等倾干涉条纹等厚干涉空气劈尖erR牛 顿 环16迈克耳逊干涉仪的调节与使用生生活活所所见见分振幅干涉解解释释自自然然现现象象5 5、高反镜、高透镜、高反镜、高透镜 （增透膜、增反膜）（增透膜、增反膜）4 4、滤光片、滤光片3 3、眼镜片上的膜层、眼镜片上的膜层2 2、肥皂泡、肥皂泡1 1
8、、马路、水面上油膜、马路、水面上油膜17迈克耳逊干涉仪的调节与使用 测细小直径、厚度、微小小直径、厚度、微小变化化h h待待测测块块规规标标准准块块规规平晶平晶 测表面不平度表面不平度等厚条纹等厚条纹待测工件待测工件平晶平晶 检验透透镜球表面球表面质量量标准验规标准验规待测透镜待测透镜暗纹暗纹 应用应用18迈克耳逊干涉仪的调节与使用有问而发！1. 1. 干涉的实现。干涉的实现。2. 2. 光源的形状、薄膜的形状。光源的形状、薄膜的形状。用牛顿环测平凸透镜的曲率半径用牛顿环测平凸透镜的曲率半径迈克耳逊干涉仪的调节与使用迈克耳逊干涉仪的调节与使用干涉条纹的特点、定域性？干涉条纹的特点、定域性？19
9、迈克耳逊干涉仪的调节与使用杨氏双缝干涉光源与干涉条纹的定域光源与干涉条纹的定域定域干涉定域干涉非定域干涉非定域干涉面面光光源源照照射射平平行行光光入入射射 两两点光源点光源（单色、相干）（单色、相干） 球面波球面波 干涉干涉不不局限于某一特定区域局限于某一特定区域 非定域干涉非定域干涉牛顿环牛顿环erR点光源点光源扩展光源扩展光源干涉局限于某一特定区域干涉局限于某一特定区域20迈克耳逊干涉仪的调节与使用21迈克耳逊干涉仪的调节与使用小结小结用牛顿环测透镜的曲率半径用牛顿环测透镜的曲率半径迈克耳逊干涉仪的调节与使用迈克耳逊干涉仪的调节与使用混合型干涉、分振幅干涉混合型干涉、分振幅干涉点光源点光源
10、 ，非定域干涉，非定域干涉等厚、分振幅干涉等厚、分振幅干涉扩展光源扩展光源 ，定域干涉，定域干涉全息照相实验全息照相实验22迈克耳逊干涉仪的调节与使用应用测波长测波长 测透镜球面的半径测透镜球面的半径R R被检体被检体被检体被检体被检体被检体被检体被检体标准透镜标准透镜检验透镜球表面质量检验透镜球表面质量23迈克耳逊干涉仪的调节与使用1.1.总成绩总成绩= =平时实验成绩平时实验成绩+ +最终考试的成绩（各占一定例）最终考试的成绩（各占一定例）2.2. 仪器登记本必需填写。仪器登记本必需填写。 仪器登记是实验操作的凭证之一，没有登记者，相应的扣仪器登记是实验操作的凭证之一，没有登记者，相应的扣
11、除实验操作成绩除实验操作成绩。 要求：一人一组（同一日期实验，必需时间段要分开），要求：一人一组（同一日期实验，必需时间段要分开），每做一个实验（换一套仪器），需登记一次。每做一个实验（换一套仪器），需登记一次。3. 3. 实验日期，组别（可写在学号的后面）等信息填写完全。实验日期，组别（可写在学号的后面）等信息填写完全。4. 4. 请假必须有请假条，无特殊情况不允许请假。如有请假请假必须有请假条，无特殊情况不允许请假。如有请假 需把实验及实验报告及时补上，否则不能参加最终考试。需把实验及实验报告及时补上，否则不能参加最终考试。5. 5. 实验完毕后，整理仪器等方可离开。实验完毕后，整理仪器等
12、方可离开。 养成规范、严谨的良好习惯！养成规范、严谨的良好习惯！ 实验室注意事项实验室注意事项这周及需补交的报告：下周一早上这周及需补交的报告：下周一早上7：308：00间，务必交来。间，务必交来。24迈克耳逊干涉仪的调节与使用实验报告实验报告1.实验名称2.实验目的3.仪器设备（名称、型号、规格、量程）4.预习思考题5.实验原理（实验内容相关）：简明扼要，必要时需画出示意图，重要公式中物理量要加以详细的文字描述。6.实验步骤： （1）预习报告中操作步骤若与实验实际不符，应重新写出详细、具体真实的实验操作步骤。 （2）设计性实验，设计方案及思路必须按要求写入实验报告，并要有具体公式推导过程及结
13、论 （如迈克尔逊干涉仪实验确定K的取值）。 （3）现象的描述:实验过程中所有的实验现象都要做好记录描述于实验报告中，并给予定性和定 量的分析。7.数据处理 （1）在数据处理时，应把每个实验的数据重新整理后画出表格，写在实验报告中。 （2) 按实验要求，完成实验内容。（如：求出霍尔器件灵敏度KH ， He-Ne激光的波长，平凸 透镜的曲率半径R）。 （3）作图：图的名称，横纵坐标代表的物理量及其单位、（注意：因变量为纵坐标，自变量 为横坐标，且与原始数据一致、比例适当且作图曲线要平滑。图最好粘贴于实验报中， 以免丢失。8.思考题9.结果分析与讨论（误差分析） （1）定量分析（不确定度、百分误差等
14、）。（2）定性分析讨论（包括本实验的误差来源及其减小方法等）。注意：注意：（1）原始数据：实验时，一周次所有实验的原始数据记录表格及相应的实验参数（如波 长，B和IM的关系值）统一写在实验报告纸的最后一页。25迈克耳逊干涉仪的调节与使用光波分波面法获得相干光的两类典型方获得相干光的两类典型方法法光的干光的干涉涉等倾干涉等倾干涉等厚干涉等厚干涉空气薄膜形状的影空气薄膜形状的影响响光源形状的影响光源形状的影响非定域干涉26迈克耳逊干涉仪的调节与使用迈克尔干涉仪补偿板的作用是什么？ 对于白光干涉，补偿板是必须的，否则每种波长的光程差都不一样，条纹重叠的结果就是根本看不到任何干涉条纹。起到一个光程补偿
15、的作用。 如果光源是单色光，这种补偿并非必要，因为光束1（往上的那束光）经过分光镜所增加的光程，完全可以由光束2（往右的那束光）在空气中的行程来补偿。但是对于白光光源，因为玻璃有色散，不同波长的光有不同的折射率，通过玻璃板时所增加的光程不同，无法用空气中的行程补偿，因而观察白光条纹时，补偿板不可缺少。 27迈克耳逊干涉仪的调节与使用通常迈克尔干涉仪光路中都有一块平行于分光镜G的用于光程补偿的玻璃板，如果没有使用，对测量结果有无影响？ 28迈克耳逊干涉仪的调节与使用这个看你用什么光测，对于单色光测量，补偿板可以不要。那部分光程差可以从其它部分补上，测量结果的绝对值改变了，相对值没有任何变化。而测量中我们实际更关注的是相对值，而不是绝对值，所有对于测纳光波长这样的实验，补偿板可以不要。 但是对于白光干涉，补偿板是必须的，否则每种波长的光程差都不一样，条纹重叠的结果就是根本看不到任何干涉条纹。 29迈克耳逊干涉仪的调节与使用
