實(shí)驗(yàn)612邁克爾遜干涉儀

1、實(shí)驗(yàn)六實(shí)驗(yàn)六 邁克耳孫干涉儀邁克耳孫干涉儀1掌握邁克爾遜干涉儀的調(diào)節(jié)和使用方法；2學(xué)會(huì)用邁克爾遜干涉儀觀察白光的干涉條紋。實(shí)驗(yàn)六實(shí)驗(yàn)六 邁克耳孫干涉儀邁克耳孫干涉儀l P1為分光板、P2為補(bǔ)償板，M1、M2為兩反射鏡，透過讀數(shù)窗可看到讀數(shù)鼓輪，轉(zhuǎn)動(dòng)手輪可使M1在套軌上移動(dòng)。l 套軌上有050mm刻度。粗動(dòng)手輪分度値為0.01mm，微 動(dòng) 手 輪 分 度 値 為0.0001mm。l 使用該儀器時(shí)，所有的光學(xué)元件絕對(duì)不能用手接觸，否則會(huì)損壞光學(xué)表面。實(shí)驗(yàn)六實(shí)驗(yàn)六 邁克耳孫干涉儀邁克耳孫干涉儀單色光源單色光源21MM 反反射射鏡鏡 2M反射鏡反射鏡1M2P補(bǔ)償板補(bǔ)償板 分光板分光板 1P 移動(dòng)導(dǎo)軌移

2、動(dòng)導(dǎo)軌1M21/PP21M,ME實(shí)驗(yàn)六實(shí)驗(yàn)六 邁克耳孫干涉儀邁克耳孫干涉儀反反射射鏡鏡 2M21MM 反射鏡反射鏡1M單色光源單色光源1P2P光程差光程差d2 的像的像2M2Md實(shí)驗(yàn)六實(shí)驗(yàn)六 邁克耳孫干涉儀邁克耳孫干涉儀（1 1）擴(kuò)展光源照明產(chǎn)生的干涉圖）擴(kuò)展光源照明產(chǎn)生的干涉圖 M1、M2嚴(yán)格平行時(shí)，為等傾干涉，所有傾角為i 的入射光線，由M1、M2反射光線的光程差 均為： id cos2 在E處可看到一組明暗相間的同心圓紋，其條紋特點(diǎn)是特點(diǎn)是：A. 條紋級(jí)次以中心最高，在條紋中心，i=0，中心亮點(diǎn)kd 2dk2 當(dāng)M1、M2 的間距d逐漸增大時(shí)，可看到條紋從中心“涌出”，且每當(dāng)d 增加/2

3、就有一個(gè)條紋涌出。反之則出現(xiàn)條紋向中心“陷入” 。 圓心處干涉條紋的級(jí)次：實(shí)驗(yàn)六實(shí)驗(yàn)六 邁克耳孫干涉儀邁克耳孫干涉儀u 當(dāng)當(dāng)M1與與M2之之間距離變大時(shí)，圓形間距離變大時(shí)，圓形干涉條紋從中心一個(gè)干涉條紋從中心一個(gè)個(gè)涌出個(gè)涌出,并向外擴(kuò)張并向外擴(kuò)張,干干涉條紋變密涉條紋變密; u 距離變小時(shí)，距離變小時(shí)，圓形干涉條紋一個(gè)個(gè)圓形干涉條紋一個(gè)個(gè)向中心陷入向中心陷入,干涉條紋干涉條紋變稀變稀 。干涉花樣及波長測量原理干涉花樣及波長測量原理實(shí)驗(yàn)六實(shí)驗(yàn)六 邁克耳孫干涉儀邁克耳孫干涉儀 只要數(shù)出涌出或陷入的條紋數(shù)，即可得到平面鏡M1向M2以波長為單位移動(dòng)的距離。 2Nd 實(shí)驗(yàn)六實(shí)驗(yàn)六 邁克耳孫干涉儀邁克耳孫

4、干涉儀相鄰條紋角間距 （如k級(jí)和k-1級(jí)）) 1(cosd2cosd21kikikk將兩式相減，當(dāng) 21cos2ii較小時(shí)，ikikkkkdiiii21上式表明：d一定時(shí)， 較小時(shí)， 較大，即干涉條紋的分布是中心較寬， 較大時(shí)， 較小，即干涉條紋的邊緣較窄，顯得條紋很密集。 kikikikiB.干涉條紋分布特點(diǎn)：中心寬邊緣窄實(shí)驗(yàn)六實(shí)驗(yàn)六 邁克耳孫干涉儀邁克耳孫干涉儀 所得到的干涉一般為等厚干涉，在兩鏡面交線附近處，干涉條紋為平行于 M1、M2 的交線的等間隔的直線條紋。在離 M1、M2交線較遠(yuǎn)處，干涉條紋變成現(xiàn)內(nèi)彎的弧線。實(shí)驗(yàn)六實(shí)驗(yàn)六 邁克耳孫干涉儀邁克耳孫干涉儀1P2P當(dāng)當(dāng) 不垂直于不垂直于

5、 時(shí)，可形成劈尖時(shí)，可形成劈尖型等厚干涉條紋型等厚干涉條紋.1M2M反反射射鏡鏡 2M反射鏡反射鏡1M單色光源單色光源2M實(shí)驗(yàn)六實(shí)驗(yàn)六 邁克耳孫干涉儀邁克耳孫干涉儀實(shí)驗(yàn)六實(shí)驗(yàn)六 邁克耳孫干涉儀邁克耳孫干涉儀1P2P當(dāng)當(dāng) 不垂直于不垂直于 時(shí)，可形成劈尖時(shí)，可形成劈尖型等厚干涉條紋型等厚干涉條紋.1M2M反反射射鏡鏡 2M反射鏡反射鏡1M白光光源白光光源2M實(shí)驗(yàn)六實(shí)驗(yàn)六 邁克耳孫干涉儀邁克耳孫干涉儀 由于白光是多色光，由于白光是多色光，明暗條紋的位置與波長有明暗條紋的位置與波長有關(guān)。因此，只有當(dāng)關(guān)。因此，只有當(dāng)d=0的的對(duì)應(yīng)位置上，各種波長的對(duì)應(yīng)位置上，各種波長的光到達(dá)光屏上時(shí)，光程差光到達(dá)光屏

6、上時(shí)，光程差為為0，形成零級(jí)暗條紋。，形成零級(jí)暗條紋。白光等厚干涉可以準(zhǔn)確確定等光程位置白光等厚干涉可以準(zhǔn)確確定等光程位置實(shí)驗(yàn)六實(shí)驗(yàn)六 邁克耳孫干涉儀邁克耳孫干涉儀實(shí)驗(yàn)內(nèi)容實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 利用白光等厚干涉測量折射率利用白光等厚干涉測量折射率當(dāng)視場內(nèi)出現(xiàn)彩色直條紋后，繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)微調(diào)手輪，使零級(jí)暗紋移到視場中央。然后在M1與分光板P1之間插入待測薄片，此時(shí)由于光程差變化，零級(jí)暗紋消失。再轉(zhuǎn)動(dòng)微調(diào)手輪，使M1向P1方向移動(dòng)，當(dāng)零級(jí)條紋重新出現(xiàn)，并移到視場中央， M1的移動(dòng)正好抵消了光程差的變化。根據(jù)上述分析，可以推出薄片折射率的測量公式為：式中n0=1.003，為空氣的折射率，n為薄片的折射率，l1，l2分

7、別為薄片插入前后的等光程位置讀數(shù)0120)(nDllnn實(shí)驗(yàn)六實(shí)驗(yàn)六 邁克耳孫干涉儀邁克耳孫干涉儀實(shí)驗(yàn)六實(shí)驗(yàn)六 邁克耳孫干涉儀邁克耳孫干涉儀1、邁克爾遜干涉儀的調(diào)節(jié)、邁克爾遜干涉儀的調(diào)節(jié)（1）打開白光光源；（2）旋轉(zhuǎn)粗動(dòng)手輪，使M1、M2至P1的鍍膜面的距離大致相大致相等等，沿E P1的方向觀察，將看到叉絲的影子（共3個(gè)），其中2個(gè)對(duì)應(yīng)于動(dòng)鏡M1的反射像，另一個(gè)對(duì)應(yīng)于M2的反射像。（3）仔細(xì)調(diào)節(jié)M1、M2 背后的三個(gè)螺釘，改變M1、M2的相對(duì)方位，直到叉絲的雙影在水平方向和鉛直方向均完全重合，這時(shí)可觀察到干涉條紋。仔細(xì)調(diào)節(jié)3個(gè)螺釘，使干涉條紋寬度合適。實(shí)驗(yàn)六實(shí)驗(yàn)六 邁克耳孫干涉儀邁克耳孫干涉儀（4）慢慢旋轉(zhuǎn)粗動(dòng)手輪，找到零級(jí)暗紋的大概位置，然后旋轉(zhuǎn)微調(diào)手輪，將零級(jí)暗紋調(diào)至視場中央；（5）消回程差：順時(shí)針旋轉(zhuǎn)粗動(dòng)手輪將零級(jí)暗紋移出視場，）消回程差：順時(shí)針旋轉(zhuǎn)粗動(dòng)手輪將零級(jí)暗紋移出視場，然后反方向旋轉(zhuǎn)使零級(jí)暗紋回到視場，但不要使零級(jí)暗紋然后反方向旋轉(zhuǎn)使零級(jí)暗紋回到視場，但不要使零級(jí)暗紋回到視場中央。然后逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)微調(diào)手輪，使零級(jí)暗紋回回到視場中央。然后逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)微調(diào)手輪，使零級(jí)暗紋回到視場中央。后面的測量粗動(dòng)和微調(diào)手輪都只能逆時(shí)針旋到視場中央。后面的測量粗動(dòng)和微調(diào)手輪都只能逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)。記下此時(shí)的位置讀數(shù)轉(zhuǎn)