实验 11迈克尔逊干涉仪测光波波长

1.迈克尔逊干涉形成的等倾干涉条纹的条件、条纹的特点、条纹出现的位置和测量波长的公式。比较等倾干涉条纹和牛顿环（等厚干涉）异同。

提示：（1）迈克尔逊干涉形成等倾干涉条纹的条件：①M1、M 2（M2在 M1镜附近的虚像）两反射镜互相平行。②产生干涉的两束光应是相干光，且光程差要满足明暗条纹条件；

（2）条纹的特点包括条纹形状、条纹分布，条纹级数、条纹属性（等倾还是等厚）以及条纹的变化；

（3）条纹出现的位置是指条纹所在位置。（迈克尔逊干涉用的光源是光纤激光（点光源）条纹出现的位置是在两虚光源发出的两相干光相遇的范围，是非定域的，等厚干涉用的光源是面光源钠光，条纹出现的位置在牛顿环装置表面附近，是定域的）。

（4）实验测量波长公式：                  （△N为条纹变化（冒出或陷入）条数，

△h为M1、M2镜间的空气薄膜厚度的变化）。                  

（5）用迈克尔逊干涉仪观察到的等倾干涉条纹与牛顿环的干涉条纹异同：二者虽然都是中间疏边缘密明暗相间的同心圆条纹，但牛顿环属于等厚干涉的结果，并且等倾干涉条纹中心级次高，而牛顿环则是边缘的干涉级次高，所以当增大（或减小）空气层厚度时，等倾干涉条纹会向外涌出（或向中心缩进），而牛顿环则会向中心缩进（或向外涌出）。

2. 怎样准确读出可动反射镜 M1的位置？提示：主尺读数+粗调手轮读数微调手轮读数微调手轮估读数。看下图例

3. 迈克尔逊干涉仪中的补偿板、分光板各起什么作用？用钠光或激光做光源时，没有补偿板 P2能否产生干涉条纹？用白光做光源呢？

提示：

（1）       P1、P2 作用，看 P.80 实验原理部分；

P1 将入射光束分为振幅近似相等的两束相干光，P2 起补偿光程作用，使两束的光程差相差不过大。

（2）从光的单色性和相干性（相干长度）好坏考虑。Na 光和 He—Ne 激光单色性好，相干长度较大，没有补偿板 P2，移动 M1，加大 M1 和 M2 间的距离仍能产生干涉，干涉条纹不会重叠，仍可观察。但白光单色性差，分出的两束光只有在 δ≈0 时，才能看到彩色干涉条纹，在 δ 稍大时，不同波长的干涉条纹会互相重叠，使光强趋于均匀，彩色干涉条纹会消失。

4． 在迈克尔逊干涉仪的一臂中，垂直插入折射率为 1.45 的透明薄膜，此时视场中观察到

15 个条纹移动，若所用照明光波长为 500nm，求该薄膜的厚度。

提示：插入 n 透明薄膜后，光程差改变了 2d（n -1），即 Δδ=2d（n -1），所以根据 Δδ=Δkλ式和 Δk=ΔN，可得

把已知的有关量（λ=500nm，n1=1.45，ΔN=15）代入便可计算出 d 值。

第二篇：1迈克尔逊干涉仪测量光波波长预习提纲

迈克尔逊干涉仪测量光波波长

                   

1、    实验任务：

1、  调节仪器，利用等倾的干涉条纹来测量激光波长：

每过100环记录一个数据，连续的记录10个数据；再做连续20/50环，记录10组；数据，比较一下在不同条件下波长的精度

2、  了解实验中对波长测量的影响因素

3、  对实验进行讨论，对结果进行定量分析

2、    实验原理

1、掌握薄膜干涉原理，干涉的前提条件？

2、  是否要考虑半波损失

3、    操作规范

1、干涉仪的调节，两列光调成重合

2、  激光与扩束器的调节要求，

3、  如何避免回程差

4、    数据处理

测量氦氖激光束波长的数据处理（数据与我们测量的数据有差别，但是方法是一样的）

注意：而且我们记录的数据小数点后面只有三位！注意有效数字的取舍！

公式：　  

         （误差取两位有效数字）

……

平均波长   注意：

不确定度的计算：

平均波长不确定度：

结果表达式：

相对误差：    相对不确定度：

误差分析：

误差存在于一切测量中，而且贯穿测量过程的始末。误差按照性质很产生原因的不同，可分为随机误差、系统误差、和过失误差三类。该实验主要为随机误差和系统误差，比如读数时误差、计算中的数据误差等。因此我们要进行多次测量，而且要避免测量过程中的光程差。然后求出平均值。以此来提高实验的科学性。本实验误差主要有：、1.实验过程中人为的出现圈数的数错，从而导致了实验数据的偏差，2、实验调出的干涉图象不够清晰以至不能准确的确定圈数导致读数的不准确，影响实验结果。

由数据处理结果可知λ=6512Å ，与λ。=6328 Å相比测量值大于理论值，相对误差等于3.0%，是在测量的随机误差范围内和理论值λ。相符。 根据公式可知，在测量值S与S`差值△d存在误差，与理论相比偏大。由于测量过程中，微调鼓轮按原方向返回，虽然返回后重新调整读数，但不可避免地存在着回程差导致了△d的增大，同时在数据处理过程中，以上数据不能用逐差法处理，与能用逐差法处理的数据相比，不仅直接测量的数据增多，而且若用逐差法处理可减小系统误差和扩大测量范围。

例如：（定量分析参考表格）

1、连续的取值与不连续的取值之间，那个误差更大（重新起点和起点唯一）选做？

2、相隔环数的大小会否影响实验精度（20、50）选做？

利用两组数据对实验的方法，以及对自己所做的实验数据进行分析，分析产生差异的原因，分析形成误差的因素，也可以比较一下不同方法的优劣性。