物理实验迈克尔逊干涉仪实验误差分析及结果讨论

时间:2024.3.27

实验总结:

1.在实际测量中,出现了一下情况:随测量次数的增多,圆心位置发生了变化,这种现象是与理论相悖的,原因是由于M1与M2’未达到完全平行或调整仪器时未调整好,而且圆心偏移速度越快越说明M1与M2’平行度越差。

2.在测量完第一组数据后,反向旋转时会在旋转相当多圈后才会出现中心圆环的由吞吐变吐,这个转变不是立即就完成的,这是因为仪器右侧的旋钮为微调旋钮,使用它对干涉仪的性质改变影响较小,故有吞变吐需要旋转相当一段时间,此时应旋转中部大旋钮,再使用微调,但不要忘记刻度盘调零。

3.两组数据所测得的结果相差较大,这可能是由于测量过程的误差或操作失误所引起的,应尽量避免。

4.实验中还观察到许多现象,如M1上出现很多光斑,其中有亮有暗,同心圆的粗细和疏密变化等等。但由于理论知识的缺乏,我们尚无法给出上述问题的完美解释,需要我们进一步的学习与探索。

一 进行分析讨论。

从数据表格可以看到,在误差允许范围内,测量波长与理论波长一致,验证了这种测试方法的可行性。

误差分析:

①实验中空程没能完全消除;②实验对每一百条条纹的开始计数点和计数结束点的判定存在误差;③实验中读数时存在随机误差;④实验器材受环境中的振动等因素的干扰产生偏差。

3)实验结果:

经分析,当顺时针转动旋钮时,“吐”出圆环,此时测得一波长,当逆时针转动旋钮时,“吞”出圆环,此时亦测得一波长。

将二者取平均值得测得光的波长: ,P=0.95。

5.一个迈克尔逊实验,不但让我领悟到迈克尔逊设计干涉仪的巧妙和智慧,也更让我知道了做实验要有耐心和恒心,哪怕实验再麻烦,也必须坚持不懈,注重细节,这样才能真正地把实验做

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。

2.3、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。

2.9、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。


第二篇:迈克尔逊干涉仪实验报告(张志林)


HARBIN ENGINEERING UNIVERSITY

物理实验报告

目:     迈克尔逊干涉仪         

       名:       张志林              

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。

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