大学物理实验–迈克尔逊干涉仪.doc

  1. 1、本文档共6页,可阅读全部内容。
  2. 2、有哪些信誉好的足球投注网站(book118)网站文档一经付费(服务费),不意味着购买了该文档的版权,仅供个人/单位学习、研究之用,不得用于商业用途,未经授权,严禁复制、发行、汇编、翻译或者网络传播等,侵权必究。
  3. 3、本站所有内容均由合作方或网友上传,本站不对文档的完整性、权威性及其观点立场正确性做任何保证或承诺!文档内容仅供研究参考,付费前请自行鉴别。如您付费,意味着您自己接受本站规则且自行承担风险,本站不退款、不进行额外附加服务;查看《如何避免下载的几个坑》。如果您已付费下载过本站文档,您可以点击 这里二次下载
  4. 4、如文档侵犯商业秘密、侵犯著作权、侵犯人身权等,请点击“版权申诉”(推荐),也可以打举报电话:400-050-0827(电话支持时间:9:00-18:30)。
查看更多
大学物理实验–迈克尔逊干涉仪

(1312实验室)迈克尔逊干涉仪实验 一.实验目的 (1)了解迈克尔逊干涉仪的光学结构及干涉原理,学习其调节和使用方法 (2)学习一种测定光波波长的方法,加深对等倾的理解 (3)用逐差法处理实验数据 二.实验仪器 迈克尔逊干涉仪、He-Ne激光器、扩束镜等。 三.实验原理 迈克尔逊干涉仪是l883年美国物理学家迈克尔逊(A.A.Michelson)和莫雷(E.W.Morley)合作,为研究“以太漂移实验而设计制造出来的精密光学仪器。用它可以高度准确地测定微小长度、光的波长、透明体的折射率等。后人利用该仪器的原理,研究出了多种专用干涉仪,这些干涉仪在近代物理和近代计量技术中被广泛应用。 1.干涉仪的光学结构 迈克尔逊干涉仪的光路和结构如图1与2所示。M1、M2是一对精密磨光的平面反射镜,M1的位置是固定的,M2可沿导轨前后移动。G1、G2是厚度和折射率都完全相同的一对平行玻璃板,与M1、M2均成45°角。G1的一个表面镀有半反射、半透射膜A,使射到其上的光线分为光强度差不多相等的反射光和透射光;G1称为分光板。当光照到G1上时,在半透膜上分成相互垂直的两束光,透射光(1)射到M1,经M1反射后,透过G2,在G1的半透膜上反射后射向E;反射光(2)射到M2,经M2反射后,透过G1射向E。由于光线(2)前后共通过G1三次,而光线(1)只通过G1一次,有了G2,它们在玻璃中的光程便相等了,于是计算这两束光的光程差时,只需计算两束光在空气中的光程差就可以了,所以G2称为补偿板。当观察者从E处向G1看去时,除直接看到M2外还看到M1的像M1ˊ。于是(1)、(2)两束光如同从M2与M1ˊ反射来的,因此迈克尔逊干涉仪中所产生的干涉和M1′~M2间“形成”的空气薄膜的干涉等效。 反射镜M2的移动采用蜗轮蜗杆传动系统,转动粗调手轮(2)可以实现粗调。M2移动距离的毫米数可在机体侧面的毫米刻度尺(5)上读得。通过读数窗口,在刻度盘(3)上可读到0.01mm;转动微调手轮(1)可实现微调,微调手轮的分度值为1×10-4mm。可估读到10-5mm。M1、M2背面各有3个螺钉可以用来粗调M1和M2的倾度,倾度的微调是通过调节水平微调(15)和竖直微调螺丝(16)来实现的。 2. 单色点光源的非定域干涉 本实验用He-Ne激光器作为光源(见图3),激光通过扩束镜L汇聚成一个强度很高的点光源S,射向迈克尔逊干涉仪,点光源经平面镜M2、M2反射后,相当于由两个点光源S1ˊ和S2ˊ发出的相干光束。Sˊ是S的等效光源,是经半反射面A所成的虚像。S1′是S′经M1′所成的虚像。S2′是S′经M2所成的虚像。由图3可知,只要观察屏放在两点光源 图2 迈克尔逊干涉仪结构图 图3 点光源干涉光路图 图4 点光源产生等倾干涉条纹 发出光波的重叠区域内,都能看到干涉现象,故这种干涉称为非定域干涉。如果M2与M1′严格平行,且把观察屏放在垂直于S1′和S2′的连线上,就能看到一组明暗相间的同心圆干涉环,其圆心位于S1′S2′轴线与屏的交点P0处,从图4可以看出P0处的光程差Δ=2d,屏上其它任意点P′或P″的光程差近似为 (1) 式中为S2′射到P″点的光线与M2法线之间的夹角。当时,为明纹;当时,为暗纹。 由图4可以看出,以P0为圆心的圆环是从虚光源发出的倾角相同的光线干涉的结果,因此,称为“等倾干涉条纹”。 由(4)式可知=0时光程差最大,即圆心P0处干涉环级次最高,越向边缘级次越低。当d增加时,干涉环中心级次将增高,条纹沿半径向外移动,即可看到干涉环从中心“冒”出;反之当d减小,干涉环向中心“缩”进去。 由明纹条件可知,当干涉环中心为明纹时,Δ=2d=kλ。此时若移动M2(改变d),环心处条纹的级次相应改变,当d每改变λ/2距离,环心就冒出或缩进一条环纹。若M2移动距离为Δd,相应冒出或缩进的干涉环条纹数为N,则有 (2) 式中为M2移动前后的位置读数差。实验中只要测出和N,即可由(2)式求出波长。 由明纹条件推知,相邻两条纹的角间距为 当d增大时变小,条纹变细变密;当d减小时增大,条纹变粗变疏。所以离环心近处条纹粗而疏,离环心远处条纹细而密。 四. 实验内容 1.观察激光非定域干涉现象 调节干涉仪使导轨大致水平;调节粗调手轮,使活动镜大致移至导轨30mm刻度处;调节倾度微调螺丝,使其拉簧松紧适中。然后使得激光管发射的激光束从分光板中央穿过,并垂直射向反射镜M1(此时应能看到有一束光沿原路退回)。 装上观察屏,从屏上可以看到由M1、M2反射过来的两排光点。调节M1、M2背面的3个螺丝,使两排光点靠近,并使两个最亮的光点重合。这时M1与M2大致垂直(M1′与M

您可能关注的文档

文档评论(0)

junjun37473 + 关注
实名认证
内容提供者

该用户很懒,什么也没介绍

1亿VIP精品文档

相关文档