华南农业大学实验报告
专业班次 11农学1班组201130010110
题目 用迈克尔逊干涉仪测量光波的波长 姓名 梁志雄 日期
【实验任务】
1、 了解迈克尔逊干涉仪的结构和干涉条纹的形成原理,
2、 通过观察实验现象,加深对干涉原理的理解,
3、 学会迈克尔逊干涉仪的调整和使用方法,
4、 观察等倾干涉条纹,测量激光的波长。
【实验仪器】
迈克尔逊干涉仪,He-Ne激光
【实验原理】
干涉条纹的级次K仅与倾角i有关,点光源S发出的光线中,具有同一倾角的反射光线会聚干涉,形成同一级次圆环形干涉条纹,称为等倾干涉条纹;条纹中心处,入射角i=0
对应条纹级次最高
【实验步骤】
1、 将微动轮沿某一方向旋转到零,然后以同方向转动粗动轮使之对齐某一刻度,之后测量过程中只能仍以同方向移动微动轮,使M1镜移动,不得再转动粗动轮。
2、 在调好了零点之后,应将微动轮按原方向转几圈,直到干涉条纹开始移动之后,才可以开始读书测量,为了消除实验过程中的误差,调节中,粗调手轮和微调鼓轮要按同一个方向转动,测量读书时,微调鼓轮也要按这一个方向,中途不可以旋转。
3、 用逐差法进行数据的处理
【数据处理】
【数据分析】
He-Ne激光的理论波长λ理论为6.33*10-7m
而由实验中我们可以得到λ(平均)=(λ1+λ2+λ3+λ4)/4=664.625mm
样本方差:S2=1724.2625
绝对偏差:△X=0.31625*10-7
标准偏差:Sx=41.52424
相对偏差:E=4.99%
【分析与讨论】
1) 根据实践经验,动镜的位置在40~50mm之间可以获得比较满意的干涉图象。
2) 光斑重合,这是本实验最困难的部分,解决技巧:取下光屏,用手拿一张白纸代替光屏,利用手臂延长光路,使得光斑是否重合变得更容易观察。
3) 注意不论是粗调手轮或者是微调手轮在实验过程中途不得倒转,否则会产生很大的回转误差。
第二篇:物理实验报告__迈克尔逊干涉实验
一 实验目的
1、 了解迈克尔逊干涉仪的结构;
2、 掌握迈克尔逊干涉仪的结构;
3、 观察光的等倾干涉现象并掌握波长的方法;
4、 掌握逐差法处理数据。
二 实验仪器
He-Ne激光器、扩束透镜、迈克尔逊干涉仪
三 实验原理
迈克尔逊干涉仪的光学系统如图。它由分光板G、补偿板H、定反射镜M1和动反射镜M2组成。M1和M2互相垂直,分光板和补偿板是一对材料和外型完全相同的平板光学玻璃,它们相互平行并分别和M1、、M2成大致45度夹角,分光板的次数不同引起的光程差。来自点光源(或扩展光源)的光,入射到分光板上,分为强度相同的光线“1”和光线“2”的相干光,并分别由M1和M2反射后投射到光屏上(对于扩展光源用眼睛正对着观察)产生干涉现象。由于M1和M2垂直,可以等价地看成M2的虚象和M1形成一个厚度d为的空气隙,d的大小随M2的位置改变而改变,所以两光线的光程差可由下式确定:
(1)
式中iˊ为光线“1”对M2的入射角。当d一定时,Δ由iˊ确定,iˊ相同的方向上光程差相等,形成了等倾干涉条纹。且满足:
k=0、1、2、3…… (2)
呈亮条纹:
k=0、1、2、3…… (3)
呈暗条纹。条纹呈明暗相间的同心环,这和牛顿环干涉条纹相似,但不同的是本同心环外侧干涉级别低,越靠圆心干涉级别越高。圆心干涉级别最高。现分析一下(2)式。对于第级亮条纹,有:
(4)
当d增大时,为了保证(4)式仍成立ik‘必须也增大,即k级亮条纹往外扩大,反之,减小时,ik‘也必须减小,k级亮条纹往内缩小。特别地考虑iˊ=0(即圆心)处。满足:
(5)
时为亮条纹。那么,d增大时,中心亮条纹的级别K增大,中心往外冒出亮条纹,d减小时,中心亮条纹级别减小,亮条纹往中心收进。每当d改变时,中心处就冒出或收进一个干涉条纹。当d改变时,中心处就冒出或收进n个干涉条纹。根据这种现象,可以测定光波波长。
假设动镜M2原在位置D1上,现移动M2的位置,同时观察并计算中心亮条纹冒出或收进的数目,当M2移至位置D2时,相应地冒出或收进的亮条纹数目N。就有:
(6)
四、实验步骤
1、 移开扩束透镜,打开激光器电源使出射激光,调节激光方向使入射光与反射光重合。
2、 观察由M1和M2反射到屏上或墙上的两组光点,反复调节背面三个螺丝,使M1反射的光点和M2反射的光点一一对应重合。
3、 把扩束透镜置于激光束中使激光扩束后投射到分光板上,调节光照位置直到观察到屏上有同心圆。
4、 转动微动手轮观察干涉图样的变化情况,顺时针或反时针转动,观察干涉图样中心冒出或收入的情况。
五、数据记录及处理
;S=2.384×10-4 ; SC8=4.44×10-4
经查0.12763是坏值,剔除它;
重新算平均值:
;S‘=1.31×10-4; S‘C7=2.36×10-4
经查0.12726是坏值,剔除它;
重新算平均值:
; S″=8.93×10-5;S″C6=1.6×10-4
无坏值,所以
Δm=0.0001mm ;
六 注意事项
1、 使用干涉仪时不要使工作台震动;
2、 切勿用手或其他物品触摸其光学表面;
3、切勿正对着光学表面讲话。