邁克耳孫干涉儀調整及波長測定

1、邁克耳孫干涉儀調整及波長測定1.了解邁克耳孫干涉儀的結構和原理，掌握調節(jié)方法；2.用邁克耳孫干涉儀測量He-Ne激光的波長。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）四者北東西南各據一方。M1、M2相互垂直，M2是固定的，M1可沿導軌做精密移動。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無關，保證儀器能夠觀察單、復色光的干涉。實驗目的儀器用具邁克耳孫干涉儀 ，

2、 He-Ne激光器，透鏡等(1)(2)邁克耳孫干涉儀光路圖 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，可以產生干涉現象。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M2反射的光好像是從M2來的。因此干涉儀所產生的干涉和由平面M1與M2之間的空氣薄膜所產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產生的等傾干涉，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

3、種情況均可在空間形成非定域干涉。設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上的干涉條紋應為一組同心圓環(huán)，圓心處對應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N與d的變化量d之間有下列關系可見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。實驗內容1. 調整干涉儀，使干涉儀能觀察到嚴格的等傾干涉條紋。2. 測量He-

4、Ne激光波長。3. 觀察等厚干涉條紋。根據該關系式就可測量光波波長或長度d。 當M2與M1之間有一小夾角 且光源接近垂直入射時，光程差只與d有關，可獲得定域于M1與M2表面或近處的等厚干涉現象。等厚干涉光路圖光電效應及普朗克常數測定實驗目的儀器用具實驗原理1. 了解光電效應的基本規(guī)律，加深對光量子論的認識；2.了解光電管的結構和性能，測定其基本特性曲線，為正確使用光電管提供依據；3.驗證愛因斯坦光電效應方程，測定普朗克常數。4.學習用作圖法和線性擬合法處理數據。GD-1型光電效應測試儀，導線，鋼直尺當光照射到金屬表面時，金屬中某些電子獲得能量而逸出金屬表面的現象，稱為光電效應，逸出的電子稱為光

5、電子。光量子論根據愛因斯坦假設，光是由光子流組成的，每個光子具有的能量 （h為普朗克常數，公認值為 ，為入射光頻率）。金屬中的電子在獲得一光子的能量 后，一部分用作逸出金屬表面所需的逸出功W，另一部分轉換為電子的動能 ，根據能量守恒與轉換定律有或 （1）這就是愛因斯坦光電效應方程。由愛因斯坦光電效應方程知：（1）光電子數只決定于入射光強，即與光強成正比；（2）只有當照射光的頻率大于某一定值時，才會有光電子產生，如果光的頻率低于此值，則不論光的強度多大，照射時間多長，都沒有光電子產生。這個頻率稱為金屬的截止頻率或稱閾頻率（紅限）；（3）光電子的能量決定于光子的頻率，頻率越高，能量越大。光電管光電

6、管主要特性（1）伏安特性：當照射光頻率和強度一定時，光電流隨兩級間電壓變化的特性稱 為伏安特性，其曲線如圖所示。 光電管是利用光電效應原理制成的能將光信號轉化為電信號的光電器件。（2）光電特性：當照射光的頻率和極間電壓一定時，飽和光電流IH 隨照射光強P變化的特性稱為光電特性，如圖所示。由圖可知，飽和光電流與照射光強成正比。 由圖可看出，正向電壓增加時光電流也增加當電壓增加到某一數值后，光電流不再增加或增加很少達到飽和稱為飽和光電流IH ，使光電流達到飽和的最小正向電壓Um稱為飽和電壓。而飽和電流還與光強成正比。由圖可知極間電壓為零時光電流并不為零，這是因為有些光電子具有一定的初動能，即使沒有電場作用，也能到達陽極形成較小的光電流。當光電管兩端加反向電壓時，光電流迅速減小但不立即降到零，直至反向電壓達到Ua時，光電流才會為零，Ua成為截止電壓。 用光電效應測定普朗克常數 當光電管上的電壓達到截止電壓時，有 ，而由截止頻率定義有光電管伏安特性曲線光電管光電特性曲線PIH00IHIP1P2 飽和電壓區(qū)P1P2UaUbU實驗內容1. 光電管特性研究（1）測定光電管的伏安特性。（2）測定光電管的光電特性。 2. 普朗克常數測定式（2）表明，截止電壓是入射光頻率的線性函數，因此，只要用實驗測出不同頻率光照射下光電管的截止電壓與照射光頻