邁克爾遜干涉儀試驗報告

1、邁克耳遜干涉儀一 . 實驗?zāi)康?. 了解邁克爾遜干涉儀的結(jié)構(gòu)和原理，掌握調(diào)節(jié)方法；2. 用邁克爾遜干涉儀測量鈉光波長和精細結(jié)構(gòu) 。二 . 實驗儀器邁克爾遜干涉儀、鈉光燈、透鏡等。三 . 實驗原理邁克耳孫干涉儀原理如圖所示。兩平面反射鏡 M1 M2光源S和觀察點E（或接收屏）四者北東西南各據(jù)一方。 M1 M2相互垂直，M2是固定的，M1可沿 導(dǎo)軌做精密移動。G1和G2是兩塊材料相同薄厚均勻相等的平行玻璃片。 G1的一 個表面上鍍有半透明的薄銀層或鋁層， 形成半反半透膜， 可使入射光分成強度基 本相等的兩束光，稱G1為分光板。G2與G1平行，以保證兩束光在玻璃中所走 的光程完全相等且與入射光的波長

2、無關(guān)， 保證儀器能 夠觀察單、復(fù)色光的干涉。 可見G2作為補償光程用，故稱之為補償板。G1 G2與平面鏡M1 M2傾斜成45° 角。如上圖所示一束光入射到 G1上，被G1分為反射光和透射光，這兩束光分別經(jīng) M1和M2反射后又沿原路返回，在分化板后表面分別被透射和反射，于E處相遇后成為相干光，可以產(chǎn)生干涉現(xiàn)象。圖中M2是平面鏡M2由半反膜形成的虛像。 觀察者從E處去看，經(jīng)M2反射的光好像是從 M2來的。因此干涉儀所產(chǎn)生的干 涉和由平面M1與M2之間的空氣薄膜所產(chǎn)生的干涉是完全一樣的，在討論干涉條紋的形成時，只需考察M1和M2兩個面所形成的空氣薄膜即可。兩面相互平行 可到面光源在無窮遠處

3、產(chǎn)生的等傾干涉，兩面有小的夾角可得到面光源在空氣膜 近處形成的等厚干涉。若光源是點光源，則上述兩種情況均可在空間形成非定域 干涉。設(shè)M1和M2之間的距離為d,則它們所形成的空氣薄膜造成的相干光的 光程差近似用下式表示若M1與M2平行，則各處d相同，可得等傾干涉。系統(tǒng)具有軸對稱不變性，故屏E上的干涉條紋應(yīng)為一組同心圓環(huán)，圓心處對應(yīng)的光程差最大且等于2d,d越大圓環(huán)越密。反之中心圓斑變大圓環(huán)變疏。若 d增加 則中心“冒出” 一個條 紋，反之d減小 則中心“縮進” 一個條紋。故干涉條紋在中心處“冒出”或“縮 進”的個數(shù)N與d的變化量厶d之間有下列關(guān)系根據(jù)該關(guān)系式就可測量光波波長入或長度 d。鈉黃雙線

4、的精細結(jié)構(gòu)測量原理簡介：干涉條紋可見度定義為：當 刊， F時V=1此時干涉條紋最清晰，可見度最大；心"皿時v=0可見度最小。從一視見度最低的位置開始算起，測量一次視見度最低處的位置，者其間的光程差無A2=-為二'：，且由關(guān)系亠 ''算出譜線的精細結(jié)構(gòu)。四.實驗結(jié)果計與分析鈉光的平均波長次數(shù)初讀數(shù)末讀數(shù)人(nm)x (nmdi (mmd2 (mr)d=|d i-d 2)(mm)1其中入=2* d/100 ,根據(jù)入o=；=E=%鈉光的精細結(jié)構(gòu)：視見度最低的位置di= d 2=N d (mm)卜 A (nm)nm)d2- d iE=%誤差分析及總結(jié)：由于本實驗屬于較

5、為精細的光學(xué)實驗，目測讀數(shù)時的誤差在所難免，所以使 得實驗結(jié)果不準確，應(yīng)注意保護眼睛，邊讀書邊休息，小組內(nèi)交替讀數(shù)。并且儀 器未調(diào)好也會造成較大誤差。五.思考題1、在觀察等傾條紋干涉時，條紋從中心“冒出”說明兼具是變大了還是變小了 條紋“縮進”又如何調(diào)節(jié)等傾條紋時，若眼睛有左向右平移看條紋“冒出” ，有 右向左看是“縮進”，此時位置成什么關(guān)系答：“冒出”時間距變大，“縮進”時間距變小。說明 M和M2'不平行且右邊間距 大。亮紋的條件：2necos 丫 +入/2=k入干涉條紋是一組同心圓，越靠近中心，傾角 i越小，折射角丫也越小，則cos 丫 越大，給出的k值也越大。這說明，越靠近中心，亮環(huán)的級次越高。當i=0 °時， 丫 =0°，這時2e+入/2=k入當增大厚度e時，會看見起初中心亮環(huán)變暗，然后變亮。這是因為 e增大，k的 級次會變?yōu)閗+1，因此，中心會產(chǎn)生一個新的亮環(huán)。由上述可知，條紋從中心涌出時，說明 M2與M2之間的距離變大。反之，貝U為變 小。若眼睛有左向右平移看條紋“冒出”，有右向左看是“縮進”則說明 M2與M2不 平行，且成的夾角的頂端在左邊2、如果實驗者是高度近視眼。不戴眼鏡能看到等傾條紋干