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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
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