邁克爾遜干涉儀的調(diào)節(jié)和使用 1

邁克爾遜干涉儀的調(diào)節(jié)和使用實驗?zāi)康模簩W會使用邁克爾遜干涉儀，調(diào)節(jié)邁克爾遜干涉儀，利用等傾條紋的變化測鈉光的波長。實驗儀器：邁克爾遜干涉儀（WSM---100）實驗原理：實驗室常用的邁克爾遜干涉儀由兩塊平面反射鏡M1，M2與兩塊平行玻璃板G1，G2所組成，如圖所示M1可沿導(dǎo)軌移動，稱為動鏡。M2的法線與M1的互相垂直。M2為定鏡。分光板G1的作用是將射入光線分成振幅近于相等的一束反射光和一束透射光，G2起補償光程作用。光源S發(fā)出一束光射到G1的半透膜P后，被分解為振幅相近的反射光1和透射光2，1光經(jīng)G1垂直投射到M1上，而后沿原路返回且透過G1射向E方向。2光如圖也射返回E方向。1光和2光在無窮遠處相干涉。當觀察者從E處向G1看去時，可直接看到M1和M2在G1中的虛像，1光和2光如同從M1和反射來的兩束光，因此邁克爾遜干涉儀中的干涉與厚度為d的空氣膜產(chǎn)生的干涉一樣，d為和虛像的間隔。1光和2光兩射到E處的光程差如下圖所示：=AB+BC-AD∵M1∥∴AB=BC=而AD=AC根據(jù)光的干涉加強和減弱的條件，當式中k=0,1,2,3，……當d，λ一定時，干涉級次k隨傾角（入射角）變化，具有相同傾角的所有光線的光程差相同的，對應(yīng)同一干涉級次k，故稱這種干涉為等傾干涉。不同的干涉對應(yīng)于不同的干涉次級，于是干涉圖樣是以光軸為中心的同心圓環(huán)，當k，λ一定時，對應(yīng)于同一干涉級次k，當d減小時，傾角必定減小，則該級圓環(huán)越往內(nèi)縮小，看到的現(xiàn)象是干涉圓環(huán)“內(nèi)縮”，中心圓環(huán)“陷入”；反之，干涉圓面積環(huán)“外擴”，中心圓環(huán)“涌出”干涉圓環(huán)中心處，θ=0，則有2d=kλ.當移動M1使d增加時，中心圓環(huán)“涌出”；反之，當d減小時，中心圓環(huán)“陷入”，只要知道移動的距離Δd和涌出（或陷入）的條紋數(shù)目Δk，便可求光波的波長：實驗步驟：調(diào)節(jié)邁克耳孫干涉儀，使其視場中出現(xiàn)等傾干涉條紋；旋轉(zhuǎn)粗調(diào)手輪，使M1移動，觀察條紋變化；從條紋的“涌出”或“陷入”，判斷d的變化；轉(zhuǎn)動微調(diào)手輪，記錄M1的初始位置d；每涌出或陷入50條（以明條紋為基點，便于計算），記錄一次鏡的位置，記錄8組數(shù)據(jù)；將儀器收放好，實驗結(jié)束。實驗數(shù)據(jù)記錄、處理表1、M1鏡的位置的記錄表單位：mm數(shù)據(jù)45．9801445．9641845．9505645．9395945．9159845．9003345．8826145．86905利用逐差法：=0.01666mm=mm由此求出鈉黃光波長實驗誤差分析、實驗討論：實驗儀器讀數(shù)時，本身就存在一定的誤差。由于儀器非常的精確，輕微的晃動都可能帶來實驗誤差，轉(zhuǎn)動手輪后讀數(shù)時，手輪回旋也會帶來極小的誤差