2020年用邁克爾遜干涉儀測量光波的波長實驗報告

1、邁克爾遜干涉儀光路如圖所示。當(dāng)M1和M嚴(yán)格平行時，所得的干涉為等傾干涉。2作者：空青山作品編號：89964445889663Gd53022257782215002時間：2020.12.13、名稱：用邁克爾遜干涉儀測量光波的波長二、目的：1、了解邁克爾遜干涉儀的結(jié)構(gòu)和干涉條紋的形成原理2、通過觀察實驗現(xiàn)象，加深對干涉原理的理解。3、學(xué)會邁克爾遜干涉儀的調(diào)整和使用方法。4、觀察等傾干涉條紋，測量激光的波長。三、實驗器材：邁克爾遜干涉儀、He-Ne激光。四、原理：所有傾角為i的入射光束，由M和M反射12反射光線的光程差A(yù)均為2dcosi，式中i為光線在M鏡面的入射角，d為空氣薄膜的1厚度，它們將處于

2、同一級干涉條紋，并定位于無限遠(yuǎn)。這時，圖中E處，放一會聚透鏡，在其共焦平面上，便可觀察到一組明暗相間的同心圓紋。干涉條紋的級次以中心為最高，在干涉紋中心，應(yīng)為i=0，由圓環(huán)中心出現(xiàn)亮點的條件是A=2d=k九，得圓心處干涉條紋的級次k=。當(dāng)M和M的間九12距d逐漸增大時，對于任一級干涉條紋，例如第k級，必定以減少其cosi的值k來滿足2dcosi=k九，故該干涉條紋向i變大（cosi變?。┑姆较蛞苿樱聪蛲鈑kk擴展。這時，觀察者將看到條紋好像從中心向外“涌出”且每當(dāng)間距d增加仝時，2就有一個條紋涌出。反之，當(dāng)間距由大逐漸變小時，最靠近中心的條紋將一個個2“陷入”中心，且每陷入一個條紋，間距的改

3、變亦為-。2因此，只要數(shù)出涌出或陷入的條紋數(shù)，即可得到平面鏡M以波長入為單位1而移動的距離。顯然，若有N個條紋從中心涌出時，則表明M相對于M移動了12Ad=Nd，已知M移動的距離和干涉條紋變動的數(shù)目，便可確定光波的波長。21五、步驟：1、儀器設(shè)計成微動鼓輪轉(zhuǎn)動時可帶動粗動手輪轉(zhuǎn)動，但粗動手輪轉(zhuǎn)動不能帶動微動鼓輪轉(zhuǎn)動（它只帶動Ml鏡運動），為防止粗動手輪與微動鼓輪讀數(shù)不一致而無法讀數(shù)或讀錯數(shù)的情況出現(xiàn)（如粗動輪指整刻度處，而微動輪不指在零刻度處），在讀數(shù)前應(yīng)先調(diào)整零點。方法如下：將微動輪沿某一方向（例如順時針方向）旋轉(zhuǎn)至零，然后以同方向轉(zhuǎn)動粗動輪使之對齊某一刻度。之后測量過程中只能仍以同方向轉(zhuǎn)動

4、微動輪，使M1鏡移動，不得再轉(zhuǎn)動粗動輪，這樣才能使微動輪與粗動輪兩者讀數(shù)相互吻合。2、為了使測量結(jié)果正確，必須避免引入空程誤差，也就是說，在調(diào)整好零點以后，應(yīng)將微動輪按原方向轉(zhuǎn)幾圈，直到干涉條紋開始移動以后，才可開始讀數(shù)測量。為了消除空程誤差，調(diào)節(jié)中，粗調(diào)手輪和微調(diào)鼓輪要向同一方向轉(zhuǎn)動；測量讀數(shù)時，微調(diào)鼓輪也要向一個方向轉(zhuǎn)動，中途不得倒轉(zhuǎn)。這里所謂“同一方向”，是指始終順時針，或始終逆時針旋轉(zhuǎn)。3、用逐差法進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，表格自擬。六、記錄:讀數(shù)位置/mm起點第50環(huán)第100環(huán)第150環(huán)第200環(huán)第250環(huán)第300環(huán)第350環(huán)第400環(huán)d=d-d=入二1250501d二d-d=入二23001002d二d-d=入二33501503d二d-d=入二44002004七、數(shù)據(jù)處理：1=632.7nmN九=2=631.7nmTOC o 1-5 h zN九=3=647.1nmN2d九=4=639.1nmN波長的平均值九卜=W?+W7+1+639.1=637.7nm標(biāo)準(zhǔn)偏差為：工(九一九In(n-1)W一如匕E一販7匕E一647E一63川=1.243x10-9m波長的絕對誤差為：從=|九件|=|637.7632.8=4.9nm=4.9x10-9m相對誤差為：%=-