实验十四 迈克尔孙干涉仪的调节和使用
实验时间:2011.04.21 实验人:陈燕纯
第二篇: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 … d9 。
6、关闭激光电源,整理仪器,处理数据。
五、 实验数据处理
数据记录:
数据处理:
Δd0=d5-d0=0.05202mm Δd1=d6-d1=0.05225mm
Δd2=d7-d2=0.04077mm Δd3=d8-d3=0.04077mm
Δd4=d9-d4=0.05071mm
Δd(平均)=(Δd0+Δd1+Δd2+Δd3+Δd4)/5 =0.047304mm
A类不确定度σ=5.99355*10-6m
Δk=150
所以 λ(平均)=2Δd(平均)/Δk =630.72 nm
B类不确定度: UΔB=0.5*10-7 m
总不确定度: UΔd =6.01437*10-6 m
Uλ =2UΔd/Δk =80.1916 nm
所以 λ=λ(平均)+Uλ=630.72 + 80.1916 nm
Eλ=(632.8-630.72)/632.8 *100% =0.329%