邁克爾遜干涉儀實驗報告南昌大學

1、 南昌大學物理實驗報告 課程名稱： 大學物理實驗 實驗名稱： 邁克爾遜干涉儀 學院： 機電工程學院 專業(yè)班級： 能源與動力工程162班 學生姓名： 韓杰 學號： 5902616051 實驗地點： 基礎實驗大樓 座位號： 一、 實驗目的：（1）了解邁克爾遜干涉儀的原理和調整方法。（2）測量光波的波長和鈉雙線波長差。二、實驗原理：1.邁克爾遜干涉儀結構原理圖1是邁克爾遜干涉儀光路圖，點光源S發(fā)出的光射在分光鏡G1，G1右表面鍍有半透半反射膜，使入射光分成強度相等的兩束。反射光和透射光分別垂直入射到全反射鏡M1和M2，它們經反射后再回到G1的半透半反射膜處，再分別經過透射和反射后，來到觀察區(qū)域E。如

2、到達E處的兩束光滿足相干條件，可發(fā)生干涉現象。G2為補償扳，它與G1為相同材料，有相同的厚度，且平行安裝，目的是要使參加干涉的兩光束經過玻璃板的次數相等，波陣面不會發(fā)生橫向平移。M1為可動全反射鏡，背部有三個粗調螺絲。M2為固定全反射鏡，背部有三個粗調螺絲，側面和下面有兩個微調螺絲。 2.可動全反鏡移動及讀數    可動全反鏡在導軌上可由粗動手輪和微動手輪的轉動而前后移動?？蓜尤寸R位置的讀數為：××.  (mm)（1）××在mm刻度尺上讀出。（2）粗動手輪：每轉一圈可動全反鏡移動1mm，讀數窗口內刻度盤轉動一圈共

3、100個小格，每小格為0.01mm，由讀數窗口內刻度盤讀出。（3）微動手輪：每轉一圈讀數窗口內刻度盤轉動一格，即可動全反鏡移動0.01mm，微動手輪有100格，每格0.0001mm，還可估讀下一位。由微動手輪上刻度讀出。注意螺距差的影響。3.He-Ne激光器激光波長測試原理及方法光程差為： 當=0時的光程差最大，即圓心所對應的干涉級別最高。轉動手輪移動M1，當d增加時，相當于增大了和k相應的角（或圓錐角），可以看到圓環(huán)一個個從中心“冒出” ；若d減小時，圓環(huán)逐漸縮小，最后“淹沒”在中心處。 每“冒”出或“縮”進一個干涉環(huán)，相應的光程差改變了一個波長，也就是M1與M2之間距離變化了半個波長。若將

4、M1與M2之間距離改變了d時，觀察到N個干涉環(huán)變化，則 或由此可測單色光的波長。 4.鈉雙線波長差的測量原理和測量方法從條紋最清晰到條紋消失由于M1移動所附加的光程差：鈉雙線波長差:Lm是視場中的條紋連續(xù)出現兩次反襯度最低時M1所移動的距離。 二、 實驗儀器：邁克爾遜干涉儀、He-Ne激光器、鈉光燈、擴束鏡三、 實驗內容和步驟：1.測He-Ne激光的波長(1)激光直接照射到分光板中部，調整調節(jié)螺絲使觀察屏上的最大最亮的2個反射點嚴格重合。(2)放入擴束鏡,使光斑均勻地射到分光板上，調節(jié)拉簧螺絲，使屏上出現的圓環(huán)的圓心移動到觀察屏中央。(3)調節(jié)微調鼓輪向一個方向轉動幾圈，當看到觀察屏

5、上有條紋吞吐了,記錄M1的初試位置d1。(4)繼續(xù)轉動微調鼓輪，每吞吐50個條紋記錄一次M1的位置, 連續(xù)記錄8組數據。2.測鈉光的雙線波長差(1)點亮鈉光燈，使光源與分光板等高并且位于分光板和M2鏡的中心連線的延長線上。轉動粗調手輪，使M1和M2至G1的距離大致相等。 (2)取下并輕輕放置好觀察屏，直接用眼睛觀察。仔細調節(jié)M2后面或下方的調節(jié)螺絲，應能看到鈉光的等傾條紋。(3)轉動粗調手輪，找到條紋變模糊位置，調好標尺零點。用微調手輪繼續(xù)緩緩移動M1，同時仔細觀察至條紋反襯度最低時記下M1的位置。隨著光程差的不斷變化，按順序記錄六次條紋反襯度最低時M1的位置讀數。相鄰兩次讀數差等于Lm的值。

6、5、 數據處理：1.測He-Ne激光的波長條紋變化數N1050100150M1的位置d1(mm)33.4029533.4198733.4361933.45258條紋變化數N2200250300350M1的位置d2(mm)33.4691933.4854133.5016833.51782N=N2-N12002002002000.066240.065540.065490.065246.624×10-46.554×10-46.549×10-46.524×10-46563 ， 。2.測鈉光的雙線波長差條紋模糊數k12345633.0642133.3510833.6

7、411533.9328134.2233734.562720.868600.872290.921570.29580 ， 。 ， 。6、 誤差分析邁克爾遜干涉儀是精密儀器，在旋轉調整螺絲和手輪時手要輕，動作要穩(wěn)。切勿用手觸摸鏡片。調測微尺零點方法：先將微調鼓輪沿某一方向（按讀數的增或減）旋轉至零線，然后以同方向轉動粗調鼓輪對齊讀數窗口中某一刻度，以后測量時使用微調鼓輪須向同一方向旋轉。微調鼓輪有方向空程，實驗中如果中途反向轉動，則須重新調整零點。用激光束調節(jié)儀器時，應防止激光束射入眼睛，使視網膜受傷。七、思考題（1）在觀察等傾干涉條紋時，使M1和M2逐漸接近直至零光程，試描述條紋疏密變化情況。答：光程差逐漸減小，干涉條紋不斷“縮進”，條紋由密變稀。當光程差減小到零時，條紋在視場中變模糊，視場變成一片亮場。（2）在測定鈉雙線波長差的實驗中，你是如何理解條紋反襯度隨光程差的變化規(guī)律的？答： 與的干涉圖樣同時加強，條紋最清晰，條紋反襯度V=1，此時移動M1以改變光程差，當一個光波的