邁克爾遜干涉儀實驗報告精品

實驗?zāi)康模?） 學(xué)會使用邁克爾遜干涉儀2） 觀察等傾、等厚和非定域干涉現(xiàn)象3） 測量氦氖激光的波長和鈉光雙線的波長差。實驗儀器：氦氖激光光源、鈉光燈、邁克爾遜干涉儀、毛玻璃屏實驗原理：1：邁克爾遜干涉儀的原理：邁克爾遜干涉儀的光路圖如圖所示，光源s 出精品資料發(fā)的光經(jīng)過稱45。放置的背面鍍銀的半透玻璃板p1 被分成互相垂直的強度幾乎相等的兩束光，光路 1 通過 m 1 鏡反射并再次通過p1 照射在觀察平面 e 上，光路 2 通過厚度、折射率與 p1 相同的玻璃板 p2 后由m 2 鏡反射再次通過p2 并由p1 背面的反射層反射照射在觀察平面e 上。圖中平行于m的m 是m經(jīng) p 反射所成的虛121212211像，即p 到 m與p 到 m 的光程距離相等，故從p 到m的光路可用p 到m 等212價替代。這樣可以認為m與 m 之間形成了一個空氣間隙， 這個空氣間隙的厚度12可以通過移動m 1 完成，空氣間隙的夾角可以通過改變m1 鏡或 m 2 鏡的角度實現(xiàn)。當(dāng) m與m 平行時可以在觀察平面e 處觀察到等傾干涉現(xiàn)象，當(dāng)m與m 有一1212定的夾角時可以在觀察平面e 處觀察到等厚干涉現(xiàn)象。2：激光器激光波長測量原理：由等傾干涉條紋的特點，當(dāng) =0時的光程差 最大，即圓心所對應(yīng)的干 涉級別最高。轉(zhuǎn)動手輪移動m1，當(dāng) d增加時，相當(dāng)于增大了和k相應(yīng)的 角 ，可以看到圓環(huán)一個個從中心 “冒出” ；若 d 減小時，圓環(huán)逐漸縮小， 最后“淹沒”在中心處。每“冒” 出或“ 縮”進一個干涉環(huán)，相應(yīng)的光程差改變了一個波長， 也就是m與 m 之間距離變化了半個波長。 若將 m 與 m 之間距離改變了 d時，觀察到n個干涉環(huán)變化，則 d=n由此可測單色光的波長。3：鈉光雙線波長差的測定：在使用邁克爾遜干涉儀觀察低壓鈉黃燈雙線的等傾干涉條紋時，可以看到隨著動鏡 m1 的移動，條紋本身出現(xiàn)了由清晰到模糊再到清晰的周期性變化，即反襯度從最大到最小再到最大的周期性變化，利用這一特性， 可測量鈉光雙線波長差，對于等傾干涉而言，波長差的計算公式為：實驗內(nèi)容與數(shù)據(jù)處理：（1） ）觀察非定域干涉條紋1） 通過粗調(diào)手輪打開激光光源， 調(diào)節(jié)激光器使其光束大致垂直于平面反光鏡m 2 入射，取掉投影屏e，可以看到兩排激光點2） 粗調(diào)手輪移動 m 1 鏡的位置，使得通過分光板分開的兩路光光程大致相等12123） 調(diào)節(jié)m 1 、m 2 鏡后面的兩個旋鈕， 使兩排激光點重合為一排，并使兩個最亮的光點重合在一起。此時再放上投影屏e，就可以看到干涉條紋。4） 仔細調(diào)節(jié)m、 m鏡后面的兩個旋鈕，使m與 m 平行，這時在屏上可以看到同心圓條紋，這些條紋為非定域條紋。5） 轉(zhuǎn)動微調(diào)手輪，觀察干涉條紋的形狀、疏密及中心“吞” 、“吐”條紋隨光程差改變的變化情況。（2） ）測量 he-ne 激光波長1） 調(diào)整儀器的測量零點2） 向同一個方向緩旋動微調(diào)手輪，當(dāng)觀察到條紋顯著的涌出或縮進時，開始記錄此時m1 鏡的位置m 0 。持續(xù)沿同一方向旋動微調(diào)手輪，條紋中心每“吞”或“吐1”00 條條紋記一次 h 值，連續(xù)記錄十次，并將數(shù)據(jù)記錄在相應(yīng)表格中，并計算出激光波長及其誤差（3） ）鈉光雙線波長差的測定1） 將光源換為鈉燈， 在鈉光燈與 p1 之間放置一塊磨砂玻璃， 并將投影屏 e取下，通過分光板a 直接觀察干涉條紋。2） 緩慢旋動微調(diào)手輪，觀察鈉燈產(chǎn)生的干涉條紋的吞吐。3） 繼續(xù)緩慢旋動微調(diào)手輪移動m 1 鏡，觀察到條紋的反襯度周期變化，記錄條紋從不可見到下個不可見時m 2 的位置 d 值，連續(xù)記錄六次，講數(shù)據(jù)記錄在相應(yīng)表格中，利用最小二乘法求出d ，計算鈉光雙線的波長差及其誤差。數(shù)據(jù)處理由最小二乘法可得到=0.03295mm計算可得到波長=659nm誤差為：由最小二乘法可得到=0.28340mm 計算可得到波長差=0.6121nm 誤差為：實驗分析討論與結(jié)論：本實驗以邁克爾遜干涉儀為主要工具，觀察了激光的等傾干涉和等厚干涉， 并根據(jù)等傾干涉的特點，利用相關(guān)的公式測出了he-ne激光的波長以及鈉光雙線的波長差，由于儀器精度的影響，實驗存在一定的誤差，但在正常范圍內(nèi)，精度較高；在試驗處理的時候如果不采用最小二乘法也可采用取平均值的方法，在一定程度上減小偶然誤差的影響。 1：在計量圖像“吞”下條紋時所移動的距離存在一定的誤差，所以實驗中一定要 小心謹慎，細盤的轉(zhuǎn)動要慢；對反襯度的判斷也不足夠精確。 2：大小鼓輪空轉(zhuǎn)也會引起誤差，所以每次測量必須沿同一方向旋轉(zhuǎn)，不得中途倒 退 。 3：試驗中的鏡面只能大致的滿足相互之間的幾何關(guān)系，所以公式的推導(dǎo)有一定的誤差，可在計算中加以適當(dāng)?shù)男拚?。本次實驗整體來看測得的實驗數(shù)據(jù)符合要求。結(jié)論：通過本次實驗掌握了邁克爾遜干涉儀的使用，觀察到了等傾干涉、 等厚干涉的現(xiàn)象、較為準(zhǔn)確的測出實驗室所用he-ne激光的波長以及鈉光