迈克尔逊干涉仪实验报告模板

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实验时间:2019年月日,第批

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福州大学

【实验六】迈克尔孙干涉仪

(302实验室)

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实验前必须完成【实验预习部分】

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【实验目的】

【实验仪器】(名称、规格或型号)

【实验原理】(文字叙述、主要公式、原理图)

【实验内容和步骤】

实验预习部分

一、了解迈克尔孙干涉仪的结构:P 248图35-2,写出图中以下部

件的名称并掌握其功能

1、

2、

12、

13、

二、迈克尔逊干涉仪的调节

1、用把平面反射镜M1移至45 mm左右。打开氦氖激光器电源,使激光束经过分光板G1分束,会观察到两排各3点的光斑。

2、调节。改变M1、M2镜的方位,使两排光斑重合,并能观察到这些光斑有闪烁现象。

3、放上观察屏,调节水平、垂直拉簧螺丝,使干涉条纹中心处于视场中央。

三、注意事项

1、在调节和测量过程中,一定要非常细心和耐心,转动手轮时要。实验中不得随意走动或碰撞实验台,以免影响他人。

2、实验过程中为了避免螺距差,必须沿转动手轮,途中不能倒退。

四、通过导轨侧面刻度尺读出数,再由读数窗读出数,最后从微调读数手轮上刻度读出数,把三者相加得到

d读数。

数据记录与处理 (略去D ?的B 类分量,且m 为常数,λ

公认

= 632.8 nm )

=--∑=?1

)(2

n D D D k

=?±=D D D

===180

22D m D λ

=-=公认

公认

λλλB

思考题:

当反射镜M1和M2严格垂直时,在屏幕上观察到的是干涉条纹;而当反射镜M1和M2不严格垂直时,在屏幕上观察到的是干涉条纹。(等倾,等厚)

进入实验室后,按实验指导老师要求撰写。

实验预习及操作成绩实验指导教师签字日期

实验报告成绩报告批阅教师签字日期

迈克尔逊干涉仪实验报告87789

迈克耳逊干涉仪 一.实验目的 1.了解迈克尔逊干涉仪的结构和原理,掌握调节方法; 2.用迈克尔逊干涉仪测量钠光波长和精细结构。 二.实验仪器 迈克尔逊干涉仪、钠光灯、透镜等。 三.实验原理 迈克耳孙干涉仪原理如图所示。两平面反射镜M1、M2、光源 S和观察点E (或接收屏)四者北东西南各据一方。M1、M2相互垂直,M2是固定的,M1可沿导轨做精密移动。G1和G2是两块材料相同薄厚均匀相等的平行玻璃片。G1的一个表面上镀有半透明的薄银层或铝层,形成半反半透膜,可使入射光分成强度基本相等的两束光,称G1为分光板。G2与G1平行,以保证两束光在玻璃中所走的光程完全相等且与入射光的波长无关,保证仪器能够观察单、复色光的干涉。可见G2作为补偿光程用,故称之为补偿板。G1、G2与平面镜M1、M2倾斜成45°角。

如上图所示一束光入射到G1上,被G1分为反射光和透射光,这两束光分别经M1和M2反射后又沿原路返回,在分化板后表面分别被透射和反射,于E处相遇后成为相干光,可以产生干涉现象。图中M′2是平面镜M2由半反膜形成的虚像。观察者从E处去看,经M2反射的光好像是从M′2来的。因此干涉仪所产生的干涉和由平面M1与M′2之间的空气薄膜所产生的干涉是完全一样的,在讨论干涉条纹的形成时,只需考察M1和M2两个面所形成的空气薄膜即可。两面相互平行可到面光源在无穷远处产生的等倾干涉,两面有小的夹角可得到面光源在空气膜近处形成的等厚干涉。若光源是点光源,则上述两种情况均可在空间形成非定域干涉。设M1和M′2之间的距离为d,则它们所形成的空气薄膜造成的相干光的光程差近似用下式表示 若M1与M′2平行,则各处d相同,可得等倾干涉。系统具有轴对称不变性,故屏E上的干涉条纹应为一组同心圆环,圆心处对应的光程差最大且等于2d,d 越大圆环越密。反之中心圆斑变大圆环变疏。若d增加则中心“冒出”一个条纹,反之d减小则中心“缩进”一个条纹。故干涉条纹在中心处“冒出”或“缩进”的个数N与d的变化量△d之间有下列关系 根据该关系式就可测量光波波长λ或长度△d。 钠黄双线的精细结构测量原理简介: 干涉条纹可见度定义为:当,时V=1, 此时干涉条纹最清晰,可见度最大;时V=0,可见度最小。 从一视见度最低的位置开始算起,测量一次视见度最低处的位置,者其间的光程差 为,且由关系算出谱线的精细结构。 四.实验结果计与分析 次数初读数 d1(mm) 末读数 d2(mm) △ d=|d1-d2| (mm) (nm)(nm ) 137.7247937.754420.02963592.6592.6

等厚干涉实验报告(2)

大学物理实验报告(等厚干涉) 、实验目的: 1?、观察牛顿环和劈尖的干涉现象。 2、了解形成等厚干涉现象的条件极其特点。 3、用干涉法测量透镜的曲率半径以及测量物体的微小直径或厚度。 二、实验原理: 1.牛顿环 牛顿环器件由一块曲率半径很大的平凸透镜叠放在一块光学平板玻璃上构成,结构如图所示。 当平行单色光垂直照射到牛顿环器件上时,由于平凸透镜和玻璃之间存在一层从中心向外厚度递增的空 气膜,经空气膜和玻璃之间的上下界面反射的两束光存在光程差,它们在平凸透镜的凸面(底面)相遇后将发生干涉,干涉图样是以接触点为中心的一组明暗相间、内疏外密的同心圆,称为牛顿环(如图所示。由牛顿最早发现)。由于同一干涉圆环各处的空气薄膜厚度相等,故称为等厚干涉。牛顿环实验装置的光路图如下图所示: 设射入单色光的波长为入,在距接触点r k处将产生第k级牛顿环,此处对应的空气膜厚度为d k,则空 气膜上下两界面依次反射的两束光线的光程差为 - 扎 =2nd k 亠— 2 式中,n为空气的折射率(一般取1),入/2是光从光疏介质(空气)射到光密介质(玻璃)的交界面上反射时产生的半波损失。 下界面上的两束反射光的光程差存在两种情况: 根据干涉条件,当光程差为波长的整数倍时干涉相长, 反之为半波长奇数倍时干涉相消, 故薄膜上 2k K=1,2,3,….,明环

(2k 1) 2K=0,1,2,….,暗环

2 2 2 由上页图可得干涉环半径r k,膜的厚度d k与平凸透镜的曲率半径R之间的关系R =(R-d k) - r k o o 由于dk远小于R,故可以将其平方项忽略而得到2Rd k二r k o结合以上的两种情况公式,得到: *5 r k =2Rd k二kR,, k= 0,1,2…,暗环 由以上公式课件,r k与d k成二次幕的关系,故牛顿环之间并不是等距的,且为了避免背光因素干扰, 般选取暗环作为观测对象。 而在实际中由于压力形变等原因,凸透镜与平板玻璃的接触不是一个理想的点而是一个圆面;另外镜 要作图求出斜率4R,,代入已知的单色光波长,即可求出凸透镜的曲率半径R o 2.劈尖 将两块光学平玻璃叠合在一起,并在其另一端插入待测的薄片或细丝(尽可能使其与玻璃的搭接线平行) 则在两块玻璃之间形成以空气劈尖,如下图所示: 当单色光垂直射入时,在空气薄膜上下两界面反射的两束光发生干涉;由于空气劈尖厚度相等之处是平行于两玻璃交线的平行直线,因此干涉条纹是一组明暗相间的等距平行条纹,属于等厚干涉。干涉条件如下: k =2d k - =(2k 1) 2 k=0, 1,2,… 可知,第k级暗条纹对应的空气劈尖厚度为 面沾染回程会导致环中心成为一个光斑, 这些都致使干涉环的级数和半径无法准确测量。而使用差值法消去附加的光程差,用测量暗环的直径来代替半径, 都可以减少以上类型的误差出现。由上可得: 2 2 d m — d n R 二--------- 4(m - n) ■ 式中,D m、D n分别是第m级与第n级的暗环直径,由上式即可计算出曲率半径由于式中使用环数差m-n代替了级数k,避免了圆环中心及暗环级数无法确定的问题。 凸透镜的曲率半径也可以由作图法得出。测得多组不同的D m和m,根据公式D2m = 4R m , 可知只 Hi

迈克尔逊干涉仪实验报告

迈克尔逊和法布里-珀罗干涉仪 摘要:迈克尔逊干涉仪是一种精密光学仪器,在近代物理和近代计量技术中都有着重要的应用。通过迈克尔逊干涉的实验,我们可以熟悉迈克尔逊干涉仪的结构并掌握其调整方法,了解电光源非定域干涉条纹的形成与特点和变化规律,并利用干涉条纹的变化测定光源的波长,测量空气折射率。本实验报告简述了迈克尔逊干涉仪实验原理,阐述了具体实验过程与结果以及实验过程中的心得体会,并尝试对实验过程中遇到的一些问题进行解释。 关键词: 迈克尔逊干涉仪;法布里-珀罗干涉仪;干涉;空气折射率; 一、引言 【实验背景】 迈克尔逊干涉仪是1883年美国物理学家迈克尔逊和莫雷合作,为研究“以太”漂移而设计制造出来的精密光学仪器。它是利用分振幅法产生双光束以实现干涉。通过调整该干涉仪,可以产生等厚干涉条纹,也可以产生等倾干涉条纹,主要用于长度和折射率的测量。法布里-珀罗干涉仪是珀罗于1897年所发明的一种能现多光束干涉的仪器,是长度计量和研究光谱超精细结构的有效工具; 它还是激光共振腔的基本构型,其理论也是研究干涉光片的基础,在光学中一直起着重要的作用。在光谱学中,应用精确的迈克尔逊干涉仪或法布里-珀罗干涉仪,可以准确而详细地测定谱线的波长及其精细结构。 【实验目的】 1.掌握迈克尔逊干涉仪和法布里-珀罗干涉仪的工作原理和调节方法; 2.了解各类型干涉条纹的形成条件、条纹特点和变化规律; 3.测量空气的折射率。 【实验原理】 (一) 迈克尔逊干涉仪 1M 、2M 是一对平面反射镜,1G 、2G 是厚度和折射率都完全相同的一对平行玻璃板,1G 称 为分光板,在其表面 A 镀有半反射半透射膜,2G 称为补偿片,与1G 平行。 当光照到1G 上时,在半透膜上分成两束光,透射光1射到1M ,经1M 反射后,透过2G ,在1G 的半透膜上反射到达E ;反射光2射到2M ,经2M 反射后,透过1G 射向E 。两束光在玻璃中的 光程相等。当观察者从E 处向1G 看去时,除直接看到2M 外还可以看到1M 的像1 M 。于是1、2

迈克尔逊干涉仪实验报告精品

1 2 1 2 1 2 1 2 1 2 实验目的: 1) 学会使用迈克尔逊干涉仪 2) 观察等倾、等厚和非定域干涉现象 3) 测量氦氖激光的波长和钠光双线的波长差。 实验仪器: 氦氖激光光源、钠光灯、迈克尔逊干涉仪、毛玻璃屏实验原理: 1:迈克尔逊干涉仪的原理: 迈克尔逊干涉仪的光路图如图所示,光源 S 出 发的光经过称 45。 放置的背面镀银的半透玻璃板 P 1 被分成互相垂直的强度几乎相等的两束光, 光 路 1 通过 M 1 镜反射并再次通过 P 1 照射在观察平 面 E 上,光路 2 通过厚度、折射率与 P 1 相同的玻 璃板 P 2 后由 M 2 镜反射再次通过 P 2 并由 P 1 背面的 反射层反射照射在观察平面 E 上。图中平行于 M 的M ' 是M 经 P 反射所成的虚 1 2 2 1 像,即 P 到 M 与 P 到 M ' 的光程距离相等,故从 P 到M 的光路可用 P 到M ' 等 价替代。这样可以认为 M 与 M ' 之间形成了一个空气间隙, 这个空气间隙的厚度 可以通过移动 M 1 完成,空气间隙的夹角可以通过改变 M 1 镜或 M 2 镜的角度实现。 当 M 与M ' 平行时可以在观察平面 E 处观察到等倾干涉现象,当 M 与M ' 有一 1 2 1 2 定的夹角时可以在观察平面 E 处观察到等厚干涉现象。 2:激光器激光波长测量原理: 由等倾干涉条纹的特点,当 θ =0 时的光程差 δ 最大,即圆心所对应的

1 2 1 2 干 涉级别最高。转动手轮移动 M1,当 d 增加时,相当 于增大了和 k 相应的θ 角 ,可以看到圆 环一个个从中心 “冒出” ;若 d 减小时,圆环逐渐 缩小, 最后“淹没”在中心处。 每“冒” 出或“ 缩”进一个干涉环,相应的光程差改变了一个波长, 也就是 M 与 M ’ 之间距离 变化了半个波长。 若将 M 与 M ’ 之间距离改变了 △d 时,观察到 N 个干涉环变化,则 △d=N 由此可测单色光 的波长。 3:钠光双线波长差的测定: 在使用迈克尔逊干涉仪观察低压钠黄灯双线的等倾干涉条纹时,可以看到 随着动镜 M 1 的移动,条纹本身出现了由清晰到模糊再到清晰的周期性变化,即 反衬度从最大到最小再到最大的周期性变化, 利用这一特性, 可测量钠光双线波长差,对于等倾干涉而言,波长差的计算公式为: 实验内容与数据处理: (1) )观察非定域干涉条纹 1) 通过粗调手轮打开激光光源, 调节激光器使其光束大致垂直于平面反光镜 M 2 入射,取掉投影屏 E ,可以看到两排激光点 2) 粗调手轮移动 M 1 镜的位置,使得通过分光板分开的两路光光程大致相等 3) 调节M 1 、M 2 镜后面的两个旋钮, 使两排激光点重合为一排,并使两个最 亮的光点重合在一起。此时再放上投影屏 E ,就可以看到干涉条纹。 4) 仔细调节 M 、 M 镜后面的两个旋钮,使 M 与 M ' 平行,这时在屏上可 以看到同心圆条纹,这些条纹为非定域条纹。 5) 转动微调手轮,观察干涉条纹的形状、疏密及中心“吞” 、“吐”条纹随光程差 改变的变化情况。

用迈克尔逊干涉仪测量激光波长

用迈克尔逊干涉仪测量激光波长 〔引课:〕 在大学物理中我们学习了光的薄膜干涉,知道薄膜干涉现象分为两种: 在物理课上,我们只是从理论上研究了薄膜干涉的原理,那么在实验课上我们通过什么方法获得等倾或等厚干涉的图像呢? ***************************** 迈克尔逊干涉仪 ***************************** ***注意*** 本实验只利用迈克尔逊干涉仪测量等倾干涉图像 〔正课:〕 实验目的与要求 迈克尔逊干涉仪的构造 迈克尔逊干涉仪的原理 迈克尔逊干涉仪的使用 实验原理 1.迈克尔逊干涉仪的构造 等厚干涉等倾干涉

2.迈克尔逊干涉仪的原理 (1) 光路图 图30—2 迈克尔逊干涉仪光路图 光源S发出的光到达分光板 1 G后,被分成振幅(强度)几乎相等的反射光(1)和透射光(2)。光束(1)向着 1 M前进,光束(2)经过 2 G后向着 2 M前进,这两束光分别在 1 M和2 M上反射后逆着各自的入射方向返回,最后到达光屏E。由于这两束光是来自同一光源S的同一束光,因此他们是两列相干光束,在E 处必有干涉图样形成。

(2) 光程差的计算 1M 和2M ˊ平行时(1M ⊥ 2M ),将观察屏垂直置于S 1和S 2ˊ连线处,就可以观察到等倾干涉圆环条纹。由于1M 和2M ˊ之间 为空气,折射率n =1,故光程差 θδcos 2d =。 并且有: θδcos 2d == ?? ? ? ?----+--------暗条纹明条纹λλ)2/1(k k ( k=0、1、2…) 对光程差δ作进一步的分析: 图30—4 非定域等倾干涉

等厚干涉牛顿环实验报告材料97459

等厚干涉——牛顿环 等厚干涉是薄膜干涉的一种。薄膜层的上下表面有一很小的倾角是,从光源发出的光经上下表面反射后在上表面附近相遇时产生干涉,并且厚度相同的地方形成同一干涉条纹,这种干涉就叫等厚干涉。其中牛顿环是等厚干涉的一个最典型的例子,最早为牛顿所发现,但由于他主张微粒子学说而并未能对他做出正确的解释。光的等厚干涉原理在生产实践中育有广泛的应用,它可用于检测透镜的曲率,测量光波波长,精确地测量微笑长度、厚度和角度,检验物体表面的光洁度、平整度等。 一.实验目的 (1)用牛顿环观察和分析等厚干涉现象; (2)学习利用干涉现象测量透镜的曲率半径; 二.实验仪器 读数显微镜钠光灯牛顿环仪

三. 实验原理 牛顿环装置是由一块曲率半径较大的平凸面放在一块光学玻璃平板(平镜)上构成的,如图。平凸透镜的凸面与玻璃平板之间的空气层厚度从中心到边缘逐渐增加,若以平行单光垂直照射到牛顿环上,则经空气层上、下表面反射的两光束存在光程差,他们在平凸透镜的凸面相遇后,将发生干涉。从透镜上看到的干涉花样是以玻璃接触点为中心的一系列明暗相间的圆环,称为牛顿环。同一干涉环上各处的空气层厚度是相同的,因此他属于等厚干涉。 图2 图3 由图2可见,若设透镜的曲率半径为R ,与接触点O 相距为r 处空气层的厚度为d ,其几何关系式为 2222222)(r d Rd R r d R R ++-=+-= 由于r R >>,可以略去d 2得

R r d 22 = (1) 光线应是垂直入射的,计算光程差时还要考虑光波在平玻璃上反射会有半波损失,,从而带来2λ的附加程差,所以总光程差为 2 2λ + =?d (2) 所以暗环的条件是 2 ) 12(λ +=?k (3) 其中 3,2,1,0=k 为干涉暗条纹的级数。综合(1)(2)(3)式可得第可k 级暗环的半径为 λkR r k =2 (4) 由式(4)可知,如果单色光源的波长λ已知,测出第m 级的暗环半径r m,,即可得出平图透镜的曲率半径R ;反之,如果R 已知,测出r m 后,就可计算出入射单色光波的波长λ。但是用此测量关系式往往误差很大,原因在于凸面和平面不可能是理想的点接触;接触压力会引起局部形变,使接触处成为一个圆形平面,干涉环中心为一暗斑。或者空气间隙层有了灰尘,附加了光程差,干涉环中心为一亮(或暗)斑,均无法确定环的几何中心。实际测量时,我们可以通过测量距中心较远的两个暗环半径r m 和r n 的平方差来计算曲率半径R 。因为 λMR r m =2 λnR r n =2 两式相减可得 λ)(22n m R r r n m -=-

实验40 用迈克尔逊干涉仪测量氦氖激光器波长

实验40 用迈克尔逊干涉仪测量氦氖激光器波长 一、实验目的 1.了解迈克尔逊干涉仪的结构及调整方法,并用它测光波波长 2.通过实验观察等倾干涉现象 二、实验仪器 氦氖激光器、迈克尔逊干涉仪(250nm)、透镜、毛玻璃等。 迈克尔逊干涉仪外形如图一所示。 其中反射镜M1是固定的,M2可以在导轨上前后移动,以改变光程差。反射镜M2的移动采用蜗轮蜗杆传动系统,转动粗调手轮(2)可以实现粗调。M2移动距离的毫米数可在机体侧面的毫米刻度尺(5)上读得。通过读数窗口,在刻度盘(3)上可读到0.01mm;转动微调手轮(1)可实现微调,微调手轮的分度值为1×10-4mm。可估读到10-5mm。M1、M2背面各有3个螺钉可以用来粗调M1和M2的倾度,倾度的微调是通过调节水平微调(15)和竖直微调螺丝(16)来实现的。 图一图二 三、实验原理 1.仪器基本原理 迈克尔逊干涉仪的光路和结构如图二所示。M1、M2是一对精密磨光的平面反射镜。P1、P2是厚度和折射率都完全相同的一对平行玻璃板,与M1、M2均成45°角。P1的一个表面镀有半反半透膜,使射到其上的光线分为光强度差不多相等的反射光和透射光;P1称为分光板。当光照到P1上时,在半透膜上分成相互垂直的两束光,透射光(1)射到M1,经M1反射后,透过P2,在P1的半透膜上反射后射向E;反射光(2)射到M2,经M2反射后,透过P1射向E。由于光线(2)前后共通过P1三次,而光线(1)只通过P1一次,有了P2,它

们在玻璃中的光程便相等了,于是计算这两束光的光程差时,只需计算两束光在空气中的光程差就可以了,所以P 2称为补偿板。当观察者从E 处向P 1看去时,除直接看到M 2外还看到M 1的像M 1ˊ。于是(1)、(2)两束光如同从M 2与M 1ˊ反射来的,因此迈克尔逊干涉仪中所产生的干涉和M 1′~M 2间“形成”的空气薄膜的干涉等效。 2.干涉条纹的图样 本实验用He-Ne 激光器作为光源(见图三),激光S 射向迈克尔逊干涉仪,点光源经平面镜M 1、M 2反射后,相当于由两个点光源S 1ˊ和S 2ˊ发出的相干光束。S ˊ是S 的等效光源,是经半反射面A 所成的虚像。S 1′是S ′经M 1′所成的虚像。S 2′是S ′经M 2所成的虚像。由图三可知,只要观察屏放在两点光源发出光波的重叠区域内,都能看到干涉现象。如果M 2与M 1′严格平行,且把观察屏放在垂直于S 1′和S 2′的连线上,就能看到一组明暗相间的同心圆干涉环,其圆心位于S 1′S 2′轴线与屏的交点P 0处,从图四可以看出P 0处的光程差ΔL =2d ,屏上其它任意点P ′或P ″的光程差近似为 ?cos 2d L =? (1) 式中?为S 2′射到P ″点的光线与M 2法线之间的夹角。当λ?k d =?cos 2时,为明纹;当 2/)12(cos 2λ?+=?k d 时,为暗纹。 由图四可以看出,以P 0为圆心的圆环是从虚光源发出的倾角相同的光线干涉的结果,因此,称为“等倾干涉条纹”。?=0时光程差最大,即圆心P 0处干涉环级次最高,越向边缘级次越低。当d 增加时,干涉环中心级次将增高,条纹沿半径向外移动,即可看到干涉环从中心“冒”出;反之当d 减小,干涉环向中心“缩”进去。 图三 图四 由明纹条件可知,当干涉环中心为明纹时,ΔL =2d=k λ。此时若移动M 2(改变d),环心处条纹的级次相应改变,当d 每改变λ/2距离,环心就冒出或缩进一条环纹。若M 2移动距离为Δd ,相应冒出或缩进的干涉环条纹数为N ,则有

迈克尔逊干涉仪实验报告

实验目的: 1)学会使用迈克尔逊干涉仪 2)观察等倾、等厚和非定域干涉现象 3)测量氦氖激光的波长和钠光双线的波长差。 实验仪器: 氦氖激光光源、钠光灯、迈克尔逊干涉仪、毛玻璃屏 实验原理: 1:迈克尔逊干涉仪的原理: 迈克尔逊干涉仪的光路图如图所示,光源S 出发的光经过称。45放置的背面镀银的半透玻璃板1P 被分成互相垂直的强度几乎相等的两束光,光 路1通过1M 镜反射并再次通过1P 照射在观察平 面E 上,光路2通过厚度、折射率与1P 相同的玻 璃板2P 后由2M 镜反射再次通过2P 并由1P 背面 的反射层反射照射在观察平面E 上。图中平行于1M 的'2M 是2M 经1P 反射所成的虚像,即1P 到2M 与1P 到'2M 的光程距离相等,故从1P 到2M 的光路可用1P 到'2M 等价替代。这样可以认为1M 与'2M 之间形成了一个空气间隙,这个空气间隙的厚度可以通过移动1M 完成,空气间隙的夹角可以通过改变1M 镜或2M 镜的角度实现。当1M 与' 2M 平行时可以在观察平面E 处观察到等倾干涉现象,当1M 与'2M 有一定的夹角时可以在观察平面E 处观察到等厚干涉现象。 2:激光器激光波长测量原理: 由等倾干涉条纹的特点,当θ =0 时的光程差δ 最大,即圆心所对应的干

涉级别最高。转动手轮移动 M1,当 d 增加时,相当 于增大了和 k 相应的θ 角 ,可以看到圆 环一个个从中心“冒出” ;若 d 减小时,圆环逐渐 缩小,最后“淹没”在中心处。 每“冒”出或“缩”进一个干涉环,相应的光程差改变了一个波长,也就是 M 与M ’之间距离 变化了半个波长。 若将 M 与 M ’之间距离改变了△d 时,观察到 N 个干涉环变化,则△d =N 由此可测单色光的波长。 3:钠光双线波长差的测定: 在使用迈克尔逊干涉仪观察低压钠黄灯双线的等倾干涉条纹时,可以看到随着动镜1M 的移动,条纹本身出现了由清晰到模糊再到清晰的周期性变化,即反衬度从最大到最小再到最大的周期性变化,利用这一特性,可测量钠光双线波长差,对于等倾干涉而言,波长差的计算公式为: 实验内容与数据处理: (1)观察非定域干涉条纹 1)通过粗调手轮打开激光光源,调节激光器使其光束大致垂直于平面反光镜2M 入射,取掉投影屏E ,可以看到两排激光点 2)粗调手轮移动1M 镜的位置,使得通过分光板分开的两路光光程大致相等 3)调节1M 、2M 镜后面的两个旋钮,使两排激光点重合为一排,并使两个最亮的光点重合在一起。此时再放上投影屏E ,就可以看到干涉条纹。 4)仔细调节1M 、2M 镜后面的两个旋钮,使1M 与' 2M 平行,这时在屏上可以看到同心圆条纹,这些条纹为非定域条纹。 5)转动微调手轮,观察干涉条纹的形状、疏密及中心“吞”、“吐”条纹随光程差改变的变化情况。

用迈克尔逊干涉仪测水的折射率

物理实验设计性实验 实验题目:用迈克尔逊干涉仪测水的折射率班级: 实验日期:年月日

用迈克尔逊干涉仪测量液体的折射率 实验课题及任务 《用迈克尔逊干涉仪测量液体的折射率》实验课题任务是:根据液体的折射率比空气大,当一个光路中加有液体时,其光程差'l 会发生改变,根据这一的光学现象和给定的仪器,设计出实验方案,测定水的折射率。 学生根据自己所学的知识,并在图书馆或互联网上查找资料,设计出《用迈克尔逊干涉仪测量液体的折射率》的整体方案,内容包括:写出实验原理和理论计算公式,研究测量方法,写出实验内容和步骤,然后根据自己设计的方案,进行实验操作,记录数据,做好数据处理,得出实验结果,写出完整的实验报告,也可按书写科学论文的格式书写实验报告。 设计要求 ⑴通过查找资料,并到实验室了解所用仪器的实物以及阅读仪器使用说明书,了解仪器的使用方法,找出所要测量的物理量,并推导出计算公式,在此基础上写出该实验的实验原理。 ⑵根据实验用的测量仪器,设计出实验方法和实验步骤,要具有可操作性。 ⑶用最小二乘法求出水的折射率n。 ⑷实验结果用标准形式表达,即用不确定度来表征测量结果的可信赖程度。 实验仪器 改装过迈克尔逊干涉仪、专用水槽及配件、激光器。 学时分配 教师指导(开放实验室)和开题报告1学时;实验验收,在4学时内完成实验; 提交整体设计方案时间 学生自选题后2~3周内完成实验整体设计方案并提交。提交整体设计方案,要求用纸质版(电子版用电子邮件发送到指导教师的电子邮箱里)供教师修改。

原始数据记录:实验台号:

用迈克尔逊干涉仪测水的折射率 实验题目: 用迈克尔逊干涉仪测水的折射率 总体设计方案思路或说明: 本实验介绍了用迈克逊干涉仪测量液体折射率的方法,原理简单。在干涉仪导轨上平放一方形玻璃容器,内装待测液体,动镜铅垂地浸没在液体中。通过测出动镜在液体内的移动量及其相应的干涉条纹变化数,就能计算液体的折射率,有较高的测量精度。本实验分析了干涉仪上分光板的反射光通过空气、玻璃、液体,由反射镜反射后出现的多个反射光点,只有通过对这些反射光点的调节,才能得出干涉条纹并符合计算公式的要求。 实验目的: 1、了解改装过的迈克尔逊干涉仪的原理,结构及调整方法。 2 、学会用改装过的迈克尔逊干涉仪测量水的折射率。 实验仪器: 迈克尔逊干涉仪、专用水槽及配件、激光器。 实验原理: 1、仪器介绍 图中1M 和2M 为两平面反射镜,1M 可在精密导轨上前后移动,而2M 是固定的。分光板1G 是一块平行平面板,板的第二面(近补偿板2G )涂以半反射膜,它和反射镜1M 图1 成45°角。2G 是一块补尝板,其厚度及折 射率1G 完全相同,且与1G 完全相同,它的作用是使光束(2)和光束(1)一样以相同的入射状态,分别经过厚度和折射率相同的玻璃板三次。从而1G 和 2P 对两束光的折射影响抵消,白光实验时,光路(1)分光镜色散的影响可消除。单色光实验时,条纹形

迈克尔逊干涉仪(实验报告)

一、实验目的 1、掌握迈克尔逊干涉仪的调节方法并观察各种干涉图样。 2、区别等倾干涉、等厚干涉和非定域干涉,测定 He-Ne 激光波长 二、实验仪器 迈克尔逊干涉仪、 He-Ne 激光器及光源、小孔光阑、扩束镜(短焦距会聚镜)、毛玻璃屏等。 (图一) (图二) 三、实验原理 ①用 He-Ne 激光器做光源,使激光通过扩束镜会聚后发散,此时就得到了一个相关性很好的点光源,射到分光板 P1和 P2上后就将光分成了两束分别射到 M1 和 M2 上,反射后通过 P1 、 P2 就可以得到两束相关光,此时就会产生干涉条纹。 ②产生干涉条纹的条件,如图 2 所示, B 、 C 是两个相干点光源,则到 A 点的光程差δ =AB-AC=BCcosi , 若在 A 点出产生了亮条纹,则δ =2dcosi=k λ (k 为亮条纹的级数 ) ,因为 i 和 k 均为不可测的量,所以取其差值,即λ =2 Δ d/ Δ k。 四、实验步骤 1、打开激光电源,先不要放扩束镜,让激光照到分光镜 P1 上,并调节激光的反射光照射到激光筒上。 2、调节 M2 的位置使屏上两排光中最亮的两个光点重回,并调至其闪烁。 3、将扩束镜放于激光前,调节扩束镜的高度和偏角,使光能照在 P1分光镜上,看显示屏上有没有产生同心圆的干涉条纹图案。没有的话重复 2 、 3 步骤,直到产生同心圆的干涉条纹图案。 4、微调 M2是干涉图案处于显示屏的中间。 5、转动微量读数鼓轮,使 M1 移动,可以看到中心条纹冒出或缩进,若看不到此现象,先转动可度轮,再转动微量读数鼓轮。记下当前位置的读数 d0 ,转动微量读数鼓轮,看到中心条纹冒出或缩进 30 次则记一次数据,共记录 10 次数据即 d0、 d1 (9)

“迈克尔逊干涉仪”实验报告

“迈克尔逊干涉仪”实验报告 【引言】 迈克尔逊干涉仪是美国物理学家迈克尔逊(A.A.Michelson)发明的。1887年迈克尔逊和莫雷(Morley)否定了“以太”的存在,为爱因斯坦的狭义相对论提供了实验依据。迈克尔逊用镉红光波长作为干涉仪光源来测量标准米尺的长度,建立了以光波长为基准的绝对长度标准,即1m=1 553 164.13个镉红线的波长。在光谱学方面,迈克尔逊发现了氢光谱的精细结构以及水银和铊光谱的超精细结构,这一发现在现代原子理论中起了重大作用。迈克尔逊还用该干涉仪测量出太阳系以外星球的大小。 因创造精密的光学仪器,和用以进行光谱学和度量学的研究,并精密测出光速,迈克尔逊于1907年获得了诺贝尔物理学奖。 【实验目的】 (1)了解迈克尔逊干涉仪的原理和调整方法。 (2)测量光波的波长和钠双线波长差。 【实验仪器】 迈克尔逊干涉仪、He-Ne激光器、钠光灯、扩束镜 【实验原理】 1.迈克尔逊干涉仪结构原理 图1是迈克尔逊干涉仪光路图,点光源 S发出的光射在分光镜G1,G1右表面镀有半 透半反射膜,使入射光分成强度相等的两束。 反射光和透射光分别垂直入射到全反射镜M1 和M2,它们经反射后再回到G1的半透半反射 膜处,再分别经过透射和反射后,来到观察区 域E。如到达E处的两束光满足相干条件,可 发生干涉现象。 G2为补偿扳,它与G1为相同材料,有 相同的厚度,且平行安装,目的是要使参加干 涉的两光束经过玻璃板的次数相等,波阵面不会发生横向平移。 M1为可动全反射镜,背部有三个粗调螺丝。 M2为固定全反射镜,背部有三个粗调螺丝,侧面和下面有两个微调螺丝。 2.可动全反镜移动及读数 可动全反镜在导轨上可由粗动手轮和微动手轮的转动而前后移动。可动全反镜位置的读数为: ××.□□△△△ (mm) (1)××在mm刻度尺上读出。

《用迈克尔逊干涉仪测量玻璃折射率》

评分:大学物理实验设计性实验实验报告 实验题目:用迈克尔逊干涉仪测量玻璃的折射率 班级:电信06-1 姓名:林清伟学号:21 指导教师:方运良 茂名学院技术物理系大学物理实验室 实验日期:2007年11月29 日

《用迈克尔逊干涉仪测玻璃片折射率》实验提要 实验课题及任务 《用迈克尔逊干涉仪测玻璃片厚度》实验课题任务是:根据玻璃的折射率比空气大,当玻璃片加到一个光路中时,必产生一光程差l ?,这个光程差会造成中央条纹会发生位移的现象,根据这一特定的光学现象和给定的仪器,设计出实验方案,测定玻璃的折射率。 学生根据自己所学的知识,并在图书馆或互联网上查找资料,设计出《用迈克尔逊干涉仪测玻璃片的折射率》的整体方案,内容包括:写出实验原理和理论计算公式,研究测量方法,写出实验内容和步骤,然后根据自己设计的方案,进行实验操作,记录数据,做好数据处理,得出实验结果,按撰写科学论文的要求写出完整的实验报告。 设计要求 ⑴ 通过查找资料,并到实验室了解所用仪器的实物以及阅读仪器使用说明书,了解仪器的使用方法,找出所要测量的物理量,并推导出计算公式,在此基础上写出该实验的实验原理。 ⑵ 选择实验的测量仪器,设计出实验方法和实验步骤,要具有可操作性。 ⑶ 测量5组数据,测量玻璃的折射率n 。 ⑷ 应该用什么方法处理数据,说明原因。 ⑸ 实验结果用标准形式表达,即用不确定度来表征测量结果的可信赖程度。 有关提示 若用白光作光源,在一般情况下,不出现干涉条纹。进一步分析还可看出,在2M 、1'M 两面相交时,交线上0=d ,但是由于1、2两束光在半反射膜面上的反射情况不同,引起不同的附加光程差,故各种波长的光在交线附近可能有不同的光程差。因此,用白光作光源时,在2M 、1'M ,两面的交线附近的中央条纹可能是白色明条纹,也可能是暗条纹。在它的两旁还大致对称的有几条彩色的

迈克尔逊干涉仪实验报告

迈克尔逊干涉仪实验报 告 文件排版存档编号:[UYTR-OUPT28-KBNTL98-UYNN208]

迈克耳逊干涉仪 一. 实验目的 1.了解迈克尔逊干涉仪的结构和原理,掌握调节方法; 2.用迈克尔逊干涉仪测量钠光波长和精细结构。 二. 实验仪器 迈克尔逊干涉仪、钠光灯、透镜等。 三. 实验原理 迈克耳孙干涉仪原理如图所示。两平面反射镜M1、M2、光源 S和观察点E (或接收屏)四者北东西南各据一方。M1、M2相互垂直,M2是固定的,M1可沿导轨做精密移动。G1和G2是两块材料相同薄厚均匀相等的平行玻璃片。G1的一个表面上镀有半透明的薄银层或铝层,形成半反半透膜,可使入射光分成强度基本相等的两束光,称G1为分光板。G2与G1平行,以保证两束光在玻璃中所走的光程完全相等且与入射光的波长无关,保证仪器能够观察单、复色光的干涉。可见G2作为补偿光程用,故称之为补偿板。G1、G2与平面镜M1、M2倾斜成45°角。 如上图所示一束光入射到G1上,被G1分为反射光和透射光,这两束光分别经M1和M2反射后又沿原路返回,在分化板后表面分别被透射和反射,于E处相遇后成为相干光,可以产生干涉现象。图中M′2是平面镜M2由半反膜形成的虚像。观察者从E处去看,经M2反射的光好像是从M′2来的。因此干涉仪所产生的干涉和由平面M1与M′2之间的空气薄膜所产生的干涉是完全一样的,在讨论干涉条纹的形成时,只需考察M1和M2两个面所形成的空气薄膜即可。两面相互平行可到面光源在无穷远处产生的等倾干涉,两面有小的夹角可得到面光源在空气膜近处形成的等厚

干涉。若光源是点光源,则上述两种情况均可在空间形成非定域干涉。设M1和M ′2之间的距离为d ,则它们所形成的空气薄膜造成的相干光的光程差近似用下式表示 若M1与M ′2平行,则各处d 相同,可得等倾干涉。系统具有轴对称不变性,故屏E 上的干涉条纹应为一组同心圆环,圆心处对应的光程差最大且等于2d,d 越大圆环越密。反之中心圆斑变大圆环变疏。若d 增加 则中心“冒出”一个条纹,反之d 减小 则中心“缩进”一个条纹。故干涉条纹在中心处“冒出”或“缩进”的个数N 与d 的变化量△d 之间有下列关系 根据该关系式就可测量光波波长λ或长度△d 。 钠黄双线的精细结构测量原理简介: 干涉条纹可见度定义为: 当,时V=1,此时干涉条纹最清晰,可见度最大;时V=0,可见度最小。 从一视见度最低的位置开始算起,测量一次视见度最低处的位置,者其间的光程差为,且由关系算出谱线的精细结构。 四. 实验结果计与分析 钠光的平均波长 次数 初读数 d 1(mm ) 末读数 d 2(mm ) △d=|d 1-d 2| (mm) (nm) (nm) 1 其中λ=2*Δd/100,根据λ0=; = E=% 钠光的精细结构:

用迈克尔逊干涉仪测杨氏模量

大学物理实验设计性实验 实 验 报 告 实验题目: 用迈克尔逊干涉仪测杨氏模量 茂名学院 物理系 大学物理实验室 实验日期:200 年 月 日 实验提要 班 级: 姓 名: 学号: 指导教师: 方运良

实验课题及任务 《用迈克尔逊干涉仪测量金属丝的杨氏模量》实验课题任务是:利用迈克尔逊干涉仪能精密测量微小变量的特点,测量出钢丝在拉力作用下的微小伸长量,用特制的测力计测量拉力大小。设计实验方案,测定钢丝的杨氏模量。 学生根据自己所学的知识,并在图书馆或互联网上查找资料,设计出《用迈克尔逊干涉仪测量金属丝的杨氏模量》的整体方案,内容包括:写出实验原理和理论计算公式,研究测量方法,写出实验内容和步骤,然后根据自己设计的方案,进行实验操作,记录数据,做好数据处理,得出实验结果,写出完整的实验报告,也可按书写科学论文的格式书写实验报告。设计要求 ⑴通过查找资料,并到实验室了解所用仪器的实物以及阅读仪器使用说明书,了解仪器的使用方法,找出所要测量的物理量,并推导出计算公式,在此基础上写出该实验的实验原理。 ⑵根据实验用的测量仪器,设计出实验方法和实验步骤,要具有可操作性。 ⑶用最小二乘法求出杨氏模量。 ⑷实验结果用标准形式表达,即用不确定度来表征测量结果的可信赖程度。 实验仪器 迈克尔逊干涉仪、测力计、激光器。 教师指导(开放实验室)和开题报告1学时;实验验收,在4学时内完成实验; 提交整体设计方案时间 学生自选题后2~3周内完成实验整体设计方案并提交。提交整体设计方案,要求用纸质版(电子版用电子邮件发送到指导教师的电子邮箱里)供教师修改。 参考文献 (1)金正宇一个经典力学实验测量方法的改进——霍尔传感器测杨氏模量 [J] 实验室研究与探索,2000 (2)张帮利用迈克耳孙干涉原理测杨氏模量 [J] 大学物理实验2007 (3)陈水波,乐雄军测量杨氏模量的智能光电系统【J】物理实验,2001 原始数据 实验日期:12月16日

迈克尔逊干涉实验思考题

迈克尔逊干涉实验思考题 1、什么是干涉?什么是光的干涉?光的干涉有哪些必要与先决条件?什么是想干光? 2、光的干涉实验现象是什么?本实验光的干涉现象是什么? 3、在物理光学中有两类光的干涉现象,一种是等厚干涉,一种是等倾干涉,什么是等倾干涉?“等倾”是什么概念?指的是谁和谁的夹角? 4、等倾干涉是哪两束光在什么条件下出现的什么光学现象?此现象与等厚干涉的牛顿环有什么区别? 5、激光经扩束镜后的光线是平行光吗?为什么?激光经扩束镜后的光线与等倾干涉现象有何关系?如果激光经扩束镜后的光线是平行光又会出现什么干涉现象?为什么? 6、迈克尔逊干涉仪是一种分振幅双光束干涉仪,在实验中,激光光束是如何分解的?分解后的两束光经定反射镜和动反射镜回到观察屏出现等倾干涉的实验条件是什么? 7、补偿板的作用是什么(请详细说明)?取消补偿板还能实现光的等倾干涉现象吗?为什么? 8、在实验中,为了说明问题的方便把哪一个反射镜虚拟化?虚拟化的前提是什么? 9、在实验中,正确的操作是我们看到:观测屏会出现明暗相间的等倾干涉同心圆环。这说明形成干涉的两束光是平行光汇聚同一圆环,为什么?这两束光与各自的反射镜法线反射角是什么状态?如果不平行会出现什么实验现象?为什么? 10、形成等倾干涉的两束光的光程差公式,讲义上直接给出了,请予以详细说明。 11、本实验的实验条件是什么?用什么实验方法能达到实验条件?具体如何操作?每一步骤的目标是什么?具体如何操作? 12、在本实验中,观测屏出现什么实验现象才可记录实验数据?为什么?等倾干涉中心圆斑干涉现象与牛顿环干涉圆斑有何区别? 13、什么是实验计数的条件?有些什么要求?在实验计数中,干涉圆环中心发生漂移是什么光学现象?为什么必须克服才能继续实验?

等厚干涉牛顿环实验报告

等厚干涉牛顿环实验报告 This manuscript was revised on November 28, 2020

等厚干涉——牛顿环 等厚干涉是薄膜干涉的一种。薄膜层的上下表面有一很小的倾角是,从光源发出的光经上下表面反射后在上表面附近相遇时产生干涉,并且厚度相同的地方形成同一干涉条纹,这种干涉就叫等厚干涉。其中牛顿环是等厚干涉的一个最典型的例子,最早为牛顿所发现,但由于他主张微粒子学说而并未能对他做出正确的解释。光的等厚干涉原理在生产实践中育有广泛的应用,它可用于检测透镜的曲率,测量光波波长,精确地测量微笑长度、厚度和角度,检验物体表面的光洁度、平整度等。 一. 实验目的 (1)用牛顿环观察和分析等厚干涉现象; (2)学习利用干涉现象测量透镜的曲率半径; 二. 实验仪器 读数显微镜钠光灯牛顿环仪 三. 实验原理 牛顿环装置是由一块曲率半径较大的平凸面放在一块光 学玻璃平板(平镜)上构成的,如图。平凸透镜的凸面与玻 璃平板之间的空气层厚度从中心到边缘逐渐增加,若以平行单光垂直照射到牛顿环上,则经空气层上、下表面反射的两光束存在光程差,他们在平凸透镜的凸面相遇后,将发生干涉。从透镜上看到的干涉花样是以玻璃接触点为中心的

一系列明暗相间的圆环,称为牛顿环。同一干涉环上各处的空气层厚度是相同的,因此他属于等厚干涉。 图2 图3 由图2可见,若设透镜的曲率半径为R ,与接触点O 相距为r 处空气层的厚度为d ,其几何关系式为 由于r R >>,可以略去d 2得 R r d 22 = (1) 光线应是垂直入射的,计算光程差时还要考虑光波在平玻璃上反射会有半波损失,,从而带来λ的附加程差,所以总光程差为 2 2λ + =?d (2) 所以暗环的条件是 2 ) 12(λ +=?k (3) 其中 3,2,1, 0=k 为干涉暗条纹的级数。综合(1)(2)(3)式可得第可k 级暗环的半径为 λkR r k =2 (4) 由式(4)可知,如果单色光源的波长λ已知,测出第m 级的暗环半径r m,,即可得出平图透镜的曲率半径R ;反之,如果R 已知,测出r m 后,就可计算出入射单色光波的波长λ。但是用此测量关系式往往误差很大,原因在于凸面和平面不可能是理想的点接触;接触压力会引起局部形变,使接触处成为一个圆形平面,干涉环中心为一暗斑。或者空气间隙层有了灰尘,附加了光程差,干涉环中心为一亮(或暗)斑,均无法确定环

迈克尔逊干涉仪的原理与应用

迈克尔逊干涉仪的原理与应用 在大学物理实验中,使用的是传统迈克尔逊干涉仪,其常见的实验内容是:观察等倾干涉条纹,观察等厚干涉条纹,测量激光或钠光的波长,测量钠光的双线波长差,测量玻璃的厚度或折射率等。 由于迈克尔逊干涉仪的调节具有一定的难度,人工计数又比较枯燥,所以为了激发学生的实验兴趣,增加学生的科学知识,开阔其思路,建议在课时允许的条件下,向学生多介绍一些迈克尔逊干涉仪的应用知识。这也是绝大多数学生的要求。下面就向大家介绍一些利用迈克尔逊干涉仪及其原理进行的测量。 一、传统迈克尔逊干涉仪的测量应用 1. 微小位移量和微振动的测量[11-14];采用迈克尔逊干涉技术,通过测量KDP晶体生长的法向速率和台阶斜率来研究其台阶生长的动力学系数、台阶自由能、溶质在边界层内的扩散特征以及激发晶体生长台阶的位错活性。He-Ne激光器的激光通过扩束和准直后射向分束镜,参考光和物光分别由反射镜和晶体表面反射,两束光在重叠区的干涉条纹通过物镜成像,该像用摄像机和录像机进行观察和记录.滤膜用于平衡参考光和物光的强度. 纳米量级位移的测量:将迈克尔逊型激光干涉测量技术应用于环规的测量中。采用633nm稳频的He-Ne激光波长作为测量基准,采用干涉条纹计数,用静态光电显微镜作为环规端面瞄准装置,对环

规进行非接触、绝对测量,配以高精度的数字细分电路,使仪器分辨力达到5nm;静态光电显微镜作为传统的瞄准定位技术在该装置中得以充分利用,使其瞄准不确定度达到30nm;精密定位技术在该装置中也得到了很好的应用,利用压电陶瓷微小变动原理,配以高精度的控制系统,使其驱动步距达到5nm。 测振结构的设计原理用半导体激光器干涉仪对微振动进行测量时,用一弹性体与被测量(力或加速度)相互作用,使之产生微位移。将这一变化引到动镜上来,就可以在屏上得到变化的干涉条纹,对等倾干涉来讲,也就是不断产生的条纹或不断消失的条纹。由光敏元件将条纹变化转变为光电流的变化,经过电路处理可得到微振动的振幅和频率。 压电材料的逆压电效应研究:压电陶瓷材料在电场作用下会产生伸缩效应,这就是所谓压电材料的逆压电现象,其伸缩量极微小。将迈克尔逊干涉仪的动镜粘在压电陶瓷片上,当压电陶瓷片受到电激励产生机械伸缩时就带动动镜移动。而动镜每移动λ/2的距离,就会到导致产生或消失一个干涉环条纹,根据干涉环条纹变化的个数就可以计算出压电陶瓷片伸缩的距离。 2. 角度测量[15-16]:刘雯等人依照正弦原理改型设计了迈克尔逊干涉仪,可以完成小角度测量。仪器的两个反射镜由三棱镜代替,反射镜组安装在标准被测转动器件的转动台上。被测转角依照正弦原理转化成反射镜组两个立体棱镜的相应线位移,而后进行干涉测量,小角度干涉仪测角分辨率达到10-3角秒量级。

迈克尔逊干涉仪实验报告

迈克尔逊干涉仪实验报告 一、实验题目:迈克尔逊干涉仪 二、实验目的: 1. 了解迈克尔逊干涉仪的结构、原理和调节方法; 2. 观察等倾干涉、等厚干涉现象; 3. 利用迈克尔逊干涉仪测量He-Ne激光器的波长; 三、实验仪器: 迈克尔逊干涉仪、He-Ne激光器、扩束镜、观察屏、小孔光阑四、实验原理(原理图、公式推导和文字说明): 在图M 2′是镜子M 2 经A面反射所成的虚像。调整好的迈克尔逊干涉仪,在 标准状态下M 1、M 2 ′互相平行,设其间距为d.。用凸透镜会聚后的点光源S是 一个很强的单色光源,其光线经M 1、M 2 反射后的光束等效于两个虚光源S 1 、S 2 ′ 发出的相干光束,而S 1、S 2 ′的间距为M 1 、M 2 ′的间距的两倍,即2d。虚光源 S 1、S 2 ′发出的球面波将在它们相遇的空间处处相干,呈现非定域干涉现象,其 干涉花纹在空间不同的位置将可能是圆形环纹、椭圆形环纹或弧形的干涉条纹。 通常将观察屏F安放在垂直于S 1、S 2 ′的连线方位,屏至S 2 ′的距离为R,屏上 干涉花纹为一组同心的圆环,圆心为O。 设S 1、S 2 ′至观察屏上一点P的光程差为δ,则 )1 /) (4 1 ( ) 2 ( 2 2 2 2 2 2 2 2 2 - + + + ? + = + - + + = r R d Rd r R r R r d R δ (1) 一般情况下d R>>,则利用二项式定理并忽略d的高次项,于是有

??? ? ??+++=? ??? ??+-++?+=)(12)(816)(2)(4222 22222222222 2 r R R dr r R dR r R d R r R d Rd r R δ (2) 所以 )sin 1(cos 22θθδR d d + = (3) 由式(3)可知: 1. 0=θ,此时光程差最大,d 2=δ,即圆心所对应的干涉级最高。旋转微调鼓轮使M 1移动,若使d 增加时,可以看到圆环一个个地从中心冒出,而后往外扩张;若使d 减小时,圆环逐渐收缩,最后消失在中心处。每“冒出”(或“消失”)一个圆环,相当于S 1、S 2′的距离变化了一个波长λ大小。如若“冒出”(或“消失”)的圆环数目为N ,则相应的M 1镜将移动Δd ,显然: N d /2?=λ (4) 从仪器上读出Δd 并数出相应的N ,光波波长即能通过式(4)计算出来。 2. 对于较大的d 值,光程差δ每改变一个波长所需的θ的改变量将减小,即两相邻的环纹之间的间隔变小,所以,增大d 时,干涉环纹将变密变细。 五、实验步骤 六、实验数据处理(整理表格、计算过程、结论、误差分析): m m 105-5?=?仪 N=30

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