迈克尔逊干涉仪的调整与应用

 

1.  原始数据及处理

1.1 测量钠光灯波长（）

不确定度计算：

=0.00010,   

=0.00011

=4.4,   =0.74%.

1.2 双线的波长差：

2．思考题及分析：

2.1、为什么白光干涉不易观察到？

答：两光束能产生干涉现象除满足同频、同向、相位差恒定三个条件外，其光程差还必须小于其相干长度。而白光的相干长度只有微米量级，所以只能在零光程附近才能观察到白光干涉。

2.2、为什么M1和M2没有严格垂直时，眼睛移动干涉条纹会吞吐？

答：因为没有严格垂直时，会形成一个披肩状的光学腔。各处的光程差不相同，其干涉条纹的级数也会不同。所以眼睛移动时，干涉条纹会吞吐。

2.3、讨论干涉条纹吐出或吞入时的光程差变化情况。

答：吞入时，光程差变小。而吐出时，光程差则变大。

2.4、为什么要加补偿板？

答：因为分束板的加入，使其中一路光束比另一光束附加了一定的光程。所以加入与分束板厚度相同的补偿板来补偿这部分光程差。

2.5、如何设计一个实验，利用迈克尔逊干涉仪测玻璃的折射率？

答：以白光发生干涉现象时，确定零光程处。测定在光路中加入玻璃与否，白光产生干涉时M₂镜移动的距离。再根据所加入玻璃的厚度，计算出玻璃的折射率。

2.6、试根据迈克尔逊干涉仪的光路，说明各光学元件的作用，并简要叙述调出等倾干涉、等厚干涉和白光干涉条纹的条件及程序．

答：分束板：将光束分为两路光束。补偿板：补偿因分束板产生的光程差。粗调螺丝：调节镜的方位，使其与镜大致垂直。细调拉丝：精密调节镜的方位，使使其与镜严格垂直。鼓轮：调节镜的位置，使光学腔的厚度改变。

等倾干涉：光学腔应严格平行。等厚干涉：此时光学腔为披肩状。白光干涉：零光程处附近。

2.7、如何利用干涉条纹“吞”、“吐”现象，测定单色光的波长?

答：数一定量的“吞”或“吐”，再根据公式计算。

2.8、在根据干涉条纹视见度周期变化的规律测定钠双线波长差的方法中，你是如何理解视见度的变化规律？

答：因为双波长产生明暗条纹的位置有一定的差异，当双波长的明条纹正好重合时，此时的视见度最大。而当一波长的明条纹与另一波长的暗条纹重合，此时的视见度最小。所以视见度是周期变化的。

2.9、试总结迈克尔逊尔涉仪的调整要点及规律．

答：调整要点：1、粗调时，尽量使两像点重合在一起，为后面的细调节省时间。2、细调时，朝吞吐减少的方向调，需耐心及细心。3、鼓轮测量前须调零，且朝同一方向调节，以免产生空回误差。4、做白光干涉实验，调粗调鼓轮，使干涉条件不断地在吞，此时即为向零光程位置调节。

2.10、在观测等倾干涉条纹，使M₁与M₂逐渐接近时，干涉条纹将越来越疏，试描述并说明在零光程处所观察到的现象．

答：零光程处，两反射镜产生的光学腔重合。此时相当于一个反射镜，不会产生干涉条纹。

    观察到的现象应为一片明亮。

第二篇：6- 迈克尔逊干涉仪实验报告

HARBIN ENGINEERING UNIVERSITY

物理实验报告

实验题目：     迈克尔逊干涉仪             

姓       名：                               

物理实验教学中心

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M₂′是镜子M₂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M₁、M₂′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M₁、M₂反射后的光束等效于两个虚光源S₁、S₂′发出的相干光束，而S₁、S₂′的间距为M₁、M₂′的间距的两倍，即2d。虚光源S₁、S₂′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S₁、S₂′的连线方位，屏至S₂′的距离为R，屏上干涉花纹为一组同心的圆环，圆心为O。

设S₁、S₂′至观察屏上一点P的光程差为δ，则

                                （1）

一般情况下，则利用二项式定理并忽略d的高次项，于是有

                                （2）

所以

                                                       （3）

由式(3)可知：

1. ，此时光程差最大，，即圆心所对应的干涉级最高。旋转微调鼓轮使M₁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S₁、S₂′的距离变化了一个波长大小。如若“冒出”(或“消失”)的圆环数目为N，则相应的M₁镜将移动Δd，显然：

                                               （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、实验数据处理（整理表格、计算过程、结论）：

                                    单位：

     

六、总结及可能性应用（误差分析、收获、体会及本实验的应用）：

    实验数据基本达到要求。