邁氏干涉仪的修正实验.docVIP

遼寧科技大學 物理实验报告 实验题目 迈氏干涉仪精密丝杆的修正 学生姓名 学号 预习成绩 实验时间 2009年 12月 8日 13时 30分 操作成绩 专业班级 实验台号 4台 实验成绩 指导教师 批阅时间 年 月 日 物理实验教学中心制表 姓名：XXX 学学 学电与学 班级：，其真值为x，它们之间一般遵从如下关系：X=，其中称为修正系数。 [实验目的] 1.继续、了解迈克尔逊干涉仪的设计原理、主要结构、光路及相干光的获得。 2.学习迈氏干涉仪精密丝杆的修正原理和应 [实验仪器] 迈氏干涉仪 激光器 迈克尔逊干涉仪的结构如图所示，此仪器由下述部分组成。 以下名称前的序数对应与图上的指示数： （1）底座（2）水平调节螺钉脚（3）导轨 框架（4）丝杆（5）拖板（6）动镜M1（7）调节螺钉（3只）（8）定镜M2（9）调节螺钉（3只）（10）水平拉力弹簧（11）垂直拉力 弹簧（12）分光板G1（13）补偿板G2（14）粗调手轮（15）读数窗口（16）微调手轮 （18）支架杆和夹紧螺丝：放毛玻璃屏用。 （19）毛玻璃屏。 ,是两块精细磨光的平面反光镜，其中是固定的，可沿导轨前后移动，在，的镜架上各有三个调节螺丝，用以调节反射镜面的法线方向。G1，G2是两块材料相同，厚薄均匀而且相等的平行平面玻璃。G1称为分光板，它的后表面上镀有半透明（或半反射）膜，使照射在G1上的光线一半反射，一半透射，G2称为补偿板，G1，G2平行，而且与,倾斜成角。 表明位置有三个读尺，主尺在导轨左侧，最小分度值为1mm；前方有一圆刻尺是100分度，从读数窗口可以看到，每转动一分度，表示反射镜移动0.01mm；右侧的微调手枪最小分度值为0.0001mm。 [实验原理] 从光源S发出的光线射入G1后被半透膜分成强度相同的反射光和透射光。反射光从G1穿出射向M1，被M1反射后又射入G1，从O处穿出射向E；光线由激光光源S射出后，从半透膜射出的光经过G2射向M2，被M2反射后又从G2穿出，在O处再被半透膜反射，射向E。在O 处相遇射向E的两列光是由同一束光发出，因此它们的频率、初相位、振动方向相同、但走过的光程不同，因而有光程差，因此这两束光是相干光，将会发生干涉。 补偿板G2的作用是使两束光在玻璃板G1与G2内走的光程相同。因此计算两列光的光程差时只需考虑光在空气中的几何路程差。观察者从E（眼睛）处向分光板G1的O处看去，能同时看到被M1和M2反射的光，而被M2反射的光犹如从M2′反射来的。如图2所示， OM2=OM2′，因此从光程差考虑时，干涉仪产生的干涉就如同厚度为d的M1与M2′间的空气膜产生的一样。 使, M2′平行且相距，如图所示，点光源S发出的一束光，对来说，如同从S’处发出，对于观察者来说，由于的镜面反射作用，又如同从S1虚光源发出一样。同理，反射的光如同从虚光源S2发出一样。S1,S2两虚源发出的球面波早相遇空间处处相干。把观察屏放在如图底边的不同位置，都可以看到干涉条纹，这种条纹叫做非定域条纹。理想的点光源很难获得，激光器发出的激光束经过短焦距会聚之后，可视为很好的点光源，实验中就是采用这种方法获得的点光源的。 A B 如图所示，观察屏放于如图底边处，且与S1,S2连线垂直，两交点距离为R，设S2距底边L,S1S2=2d，则光线S1B与S2B的光程差 使Ld，展开上式可近似为 故干涉亮纹条件为 干涉暗条纹的条件为 当M1与M2′相距很近，并把镜调斜一很小的角度时，M1与M2′间形成空气劈尖，光程差为 按级数展开，则： （*） 当平行单色光基本垂直入射时，在劈尖交接附近d很小，i角近似为0，因此*式中第二项可以忽略，光程差只随d值变化，得到明暗条纹位置为薄膜上等厚度的各点，所以条纹近似的为与交棱平行的直线，交棱处d=0, =0,似乎应得到明线条纹，但因2’线在G板上反射时有半波损失，所以在交棱处出现暗条纹。在视场的边缘处d值较大，因此*式中的第二项不能忽略，条纹发生弯曲，弯曲的方向凸向中央，离交棱越远d越大，条纹也就变得越弯曲。 这样，我们就可以在仪器上读出数据，进而求出。求的方法有多种，这里我采用作图法求。这样，也就完成