大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)報(bào)告-邁克爾遜干涉儀實(shí)驗(yàn)

邁克爾遜干涉儀創(chuàng)建人：物理實(shí)驗(yàn)室

總分：100得分：一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康呐c實(shí)驗(yàn)儀器

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分，得

分實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?、了解邁克爾遜干涉儀的原理并掌握調(diào)節(jié)方法。2、觀察等傾干涉，等厚干涉的條紋。3、測(cè)定He—Ne激光的波長(zhǎng)。實(shí)驗(yàn)儀器：1.邁克耳孫干涉儀2.Na光源3.He-Ne激光器4.短焦透鏡二、實(shí)驗(yàn)原理

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分，得

分1．邁克耳孫干涉儀的結(jié)構(gòu)和原理：邁克耳孫干涉儀的原理圖如圖1所示，A和B為材料、厚度完全相同的平行板，A的一面鍍上半反射膜，、為平面反射鏡，是固定的，和精密絲桿相連，使其可前后移動(dòng)，最小讀數(shù)為mm，可估計(jì)到mm，和后各有幾個(gè)小螺絲可調(diào)節(jié)其方位。圖1

邁克耳孫干涉儀的原理圖光源S發(fā)出的光射向A板而分成(1)、(2)兩束光，這兩束光又經(jīng)和反射，分別通過A的兩表面射向觀察處O，相遇而發(fā)生干涉，B作為補(bǔ)償板的作用是使(1)、(2)兩束光的光程差僅由、與A板的距離決定。由此可見，這種裝置使相干的兩束光在相遇之前走過的路程相當(dāng)長(zhǎng)，而且其路徑是互相垂直的，分的很開，這正是它的主要優(yōu)點(diǎn)之一。從O處向A處觀察，除看到鏡外，還可通過A的半反射膜看到的虛像2’，與鏡所引起的干涉，顯然與、引起的干涉等效，和形成了空氣“薄膜”，因不是實(shí)物，故可方便地改變薄膜的厚度(即和的距離)，甚至可以使和重疊和相交，在某一鏡面前還可根據(jù)需要放置其他被研究的物體，這些都為其廣泛的應(yīng)用提供了方便。三、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和步驟

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分，得

分1、調(diào)節(jié)He—Ne激光器和邁克爾遜干涉儀的相對(duì)位置，使光束分別大致照在M1和M2的中央；調(diào)節(jié)激光器或干涉儀底座的螺絲，使從M1反射的光點(diǎn)返回激光出射處，此時(shí)M1與它的入射光大致垂直。從M1反射的光點(diǎn)有三點(diǎn)，應(yīng)使其中最亮的一點(diǎn)返回激光出射處。2、調(diào)節(jié)M2后的三個(gè)螺絲，使M2反射的光點(diǎn)也返回激光出射處，此時(shí)M2也與它的入射光大致垂直，并與M1大致垂直。在觀察屏處觀察，兩個(gè)最亮的光斑應(yīng)互相重合。3、在激光器前放一個(gè)短焦距透鏡，使光束擴(kuò)大而能大致照亮整個(gè)反射鏡。于是在觀察屏上應(yīng)可看到干涉條紋。如果未調(diào)好，就再仔細(xì)緩慢地調(diào)節(jié)M2的兩個(gè)微動(dòng)螺絲，使M1和M2嚴(yán)格垂直。4、轉(zhuǎn)動(dòng)干涉儀的粗調(diào)手輪C，使M1鏡前后移動(dòng)，可以在屏上觀察到干涉環(huán)紋自中心一個(gè)個(gè)地冒出，或一個(gè)個(gè)地陷入。仔細(xì)調(diào)節(jié)水平、垂直拉簧螺釘，使干涉條紋呈圓環(huán)狀。5、調(diào)節(jié)粗調(diào)手輪與微調(diào)手輪刻度相匹配，沿同一方向轉(zhuǎn)動(dòng)微調(diào)手輪，當(dāng)有圓形條紋“冒”出或“陷”入時(shí)，將微調(diào)手輪沿原方向調(diào)至零，再調(diào)粗調(diào)手輪。6、在視場(chǎng)中有若干圓條紋的情況下，微調(diào)M1，使條紋“冒”出或“陷”入50個(gè)，記下M1的位置d，連續(xù)測(cè)量10次。7、用逐差法計(jì)算，用公式（4）計(jì)算He—Ne激光的波長(zhǎng)。四、數(shù)據(jù)記錄與處理總分值：40分

得分1.移動(dòng)動(dòng)鏡，每冒出或陷入30個(gè)條紋記一次動(dòng)鏡位置，記6次，即冒出或陷入180個(gè)條紋。數(shù)據(jù)填入下表。（15分）次數(shù)0123456環(huán)數(shù)0306090120150180/mm30.5012330.5115430.5209930.5304530.5405530.5503530.56022

2.采用逐差法，看條紋冒出或陷入90個(gè)對(duì)應(yīng)的厚度改變。（10分）0.02977mm0.02936mm0.02901mm平均值0.02938mm3、求出He-Ne激光的平均波長(zhǎng)（5分）652.89nm4、計(jì)算測(cè)量誤差（10分）5.78nm658.67nm或647.11nm五、思考題（總分10分）1、He-Ne激光波長(zhǎng)時(shí)，要求n盡可能大，為什么？對(duì)測(cè)得的數(shù)據(jù)應(yīng)采用什么方法進(jìn)行處理？（5分）n越大則所測(cè)得的波長(zhǎng)的精確度就越高;采用逐差法。2、如果把干涉儀中的補(bǔ)償板B去掉，會(huì)影響到哪些測(cè)量？哪些測(cè)量不受影響？（5分）補(bǔ)償板可以起到消除色差和補(bǔ)償光程的作用，然后補(bǔ)償板B的作用是使得光程差僅僅由M1，M2的位置所決定，所以當(dāng)去掉B之后，此時(shí)光程差就會(huì)額外受到平行板的厚度，傾角，折射率等因素的影響。因此，去掉補(bǔ)償板B會(huì)影響各個(gè)刻度的測(cè)量，而對(duì)圓環(huán)數(shù)沒有影響。六、結(jié)論及誤差分析（總分10分）結(jié)論：通過此次實(shí)驗(yàn)，使得自己更加熟練地掌握了邁克耳孫干涉儀的使用，同時(shí)也觀察到了干涉，等厚干涉的現(xiàn)象，并且比較準(zhǔn)確的測(cè)得了實(shí)驗(yàn)室He-Ne激光的波