教案1邁克爾遜干涉實(shí)驗(yàn) Microsoft W

1、 教案1 邁克爾遜干涉實(shí)驗(yàn)一 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、 了解邁克爾遜干涉儀的結(jié)構(gòu)；2、 掌握邁克爾遜干涉儀的結(jié)構(gòu)；3、 觀察光的等傾干涉現(xiàn)象并掌握波長的方法；4、 掌握逐差法處理數(shù)據(jù)。 二 實(shí)驗(yàn)儀器He-Ne激光器、擴(kuò)束透鏡、邁克爾遜干涉儀 三 實(shí)驗(yàn)原理邁克爾遜干涉儀的光學(xué)系統(tǒng)如圖。它由分光板G、補(bǔ)償板H、定反射鏡M1和動(dòng)反射鏡M2組成。M1和M2互相垂直，分光板和補(bǔ)償板是一對(duì)材料和外型完全相同的平板光學(xué)玻璃，它們相互平行并分別和M1、M2成大致45度夾角，分光板的次數(shù)不同引起的光程差。來自點(diǎn)光源（或擴(kuò)展光源）的光，入射到分光板上，分為強(qiáng)度相同的光線“1”和光線“2”的相干光，并分別由M1和M2反射后投射

2、到光屏上（對(duì)于擴(kuò)展光源用眼睛正對(duì)著觀察）產(chǎn)生干涉現(xiàn)象。由于M1和M2垂直，可以等價(jià)地看成M2的虛象和M1形成一個(gè)厚度d為的空氣隙，d的大小隨M2的位置改變而改變，所以兩光線的光程差可由下式確定： （1）式中i為光線“1”對(duì)M2的入射角。當(dāng)d一定時(shí)，由i確定，i相同的方向上光程差相等，形成了等傾干涉條紋。且滿足： k=0、1、2、3 （2）呈亮條紋： k=0、1、2、3 （3）呈暗條紋。條紋呈明暗相間的同心環(huán)，這和牛頓環(huán)干涉條紋相似，但不同的是本同心環(huán)外側(cè)干涉級(jí)別低，越靠圓心干涉級(jí)別越高。圓心干涉級(jí)別最高?，F(xiàn)分析一下（2）式。對(duì)于第級(jí)亮條紋，有： （4）當(dāng)d增大時(shí)，為了保證（4）式仍成立ik必須

3、也增大，即k級(jí)亮條紋往外擴(kuò)大，反之，減小時(shí)，ik也必須減小，k級(jí)亮條紋往內(nèi)縮小。特別地考慮i=0（即圓心）處。滿足： （5）時(shí)為亮條紋。那么，d增大時(shí)，中心亮條紋的級(jí)別K增大，中心往外冒出亮條紋，d減小時(shí)，中心亮條紋級(jí)別減小，亮條紋往中心收進(jìn)。每當(dāng)d改變時(shí)，中心處就冒出或收進(jìn)一個(gè)干涉條紋。當(dāng)d改變時(shí)，中心處就冒出或收進(jìn)n個(gè)干涉條紋。根據(jù)這種現(xiàn)象，可以測(cè)定光波波長。假設(shè)動(dòng)鏡M2原在位置D1上，現(xiàn)移動(dòng)M2的位置，同時(shí)觀察并計(jì)算中心亮條紋冒出或收進(jìn)的數(shù)目，當(dāng)M2移至位置D2時(shí)，相應(yīng)地冒出或收進(jìn)的亮條紋數(shù)目N。就有： 四 教學(xué)內(nèi)容 1、 檢查預(yù)習(xí)報(bào)告，特別對(duì)數(shù)據(jù)記錄表格進(jìn)行檢查2、 實(shí)驗(yàn)裝置的調(diào)整，提

4、問He-Ne激光器所發(fā)的光線與定鏡之間的關(guān)系，應(yīng)該怎樣調(diào)整？（反射回來的光線應(yīng)該出現(xiàn)在He-Ne激光器的頭部面板上）3、 示范并提問第二個(gè)問題，光斑重合的時(shí)候應(yīng)該出現(xiàn)干涉圖樣，如果沒有圖則擴(kuò)束之后仍然無法得到干涉圖樣，那么應(yīng)該怎樣調(diào)整？4、 提醒幾個(gè)要點(diǎn)a、 動(dòng)鏡的位置應(yīng)調(diào)到4050mm之間b、 如果不能產(chǎn)生干涉那么要檢查當(dāng)調(diào)節(jié)定鏡背后的三個(gè)螺絲時(shí)，出現(xiàn)在He-Ne激光器的頭部面板上的光線是否相應(yīng)會(huì)動(dòng)？以及對(duì)重合的斑點(diǎn)進(jìn)行檢查（換個(gè)點(diǎn)看看）c、 干涉圖樣的中心應(yīng)該全部出現(xiàn)，利用哪個(gè)部份？ 5、 用逐差法處理數(shù)據(jù) 五 注意事項(xiàng)1、 使用干涉儀時(shí)不要使工作臺(tái)震動(dòng)；2、 切勿用手或其他物品觸摸其光學(xué)表面；3、 切勿正對(duì)著光