实验六椭偏仪实验-西安交通大学机械基础实验教学示范中心.DOC

工 程 光 学 实 验 指导教师：胡改玲 电话：029西安交通大学 机械基础实验教学中心 54 目 录 实验三 迈克尔逊干涉实验 1 一、实验目的 1 二、实验原理 1 三、实验仪器 2 四、实验步骤 3 五、思考题 4 实验四 偏振光基础实验 5 一、实验目的 5 二、实验原理 5 三、实验仪器 5 四、实验装置 5 五、偏振光的产生与鉴别 6 六、实验内容、方法及步骤 9 七、思考题 10 实验五 光栅光谱仪实验 11 一、实验目的 11 二、实验仪器 11 三、实验原理 11 四、实验步骤及过程 12 五、思考题 14 实验六 椭偏仪实验 15 一、实验目的 15 二、实验仪器 15 三、实验原理 16 四、实验光路图 17 五、WJZ仪器调整 17 六、实验步骤及数据处理 19 实验三 迈克尔逊干涉实验 一、实验目的 （1）了解迈克尔逊干涉仪的原理及结构； （2）掌握迈克尔逊干涉仪的调整及其使用方法； （3）观察各种干涉现象，利用等倾条纹的变化测量光源波长 二、实验原理 图3-1 如图3-1所示，从光源S发出的一束光，射向分光板G1，因分光板的后表面镀了半透膜，光束在半透膜上反射和透射分成互相垂直的两束光。这两束光分别射向相互垂直的参考镜M2与移动镜M1，经M1、M2反射后逆着各自的入射方向返回，又汇于分光板G1，最后光线朝着E的方向射出。因为这两束光是相干光，则在E处我们就能观察到清晰的干涉条纹。 图中G2是平行平面玻璃板，与G1平行放置，厚度与G1相同。由于它补偿了光线1和2因穿越G1次数不同而产生的光程差，故称为补偿板。由M2反射回来的光波在分光板G1的第二个面反射时，如同平面反射镜一样，使M2在M1附近形成M2的虚像M2′，因而光在迈克尔逊干涉仪中自M2和M1的反射相当于自M2′和M1的反射。由此可见，在迈克尔逊干涉仪中产生的干涉与空气薄膜所产生的干涉是等效的。 当M2′和M1平行时（此时M2和M1严格垂直），将观察到环形的等倾条纹。一般情况下，M2和M1形成一空气劈尖，因此将观察到近似平行的干涉条纹，即等厚干涉条纹。 三、实验仪器 图3-1 迈克尔逊干涉仪结构示意图 仪器主体如图3-1所示，导轨(7)固定在一只稳定的底座上，由三只调平螺丝(9)支承调平后可以拧紧锁紧圈(10) 以保持座架稳定。丝杆(6)螺距为1mm，转动粗动手轮(2)，经一对传动比大约为2:1的齿轮付带动丝杆旋转与丝杆啮合的可调螺母(4)，通过防转挡块及顶块带动移动镜(11)在导轨面上滑动,实现粗动，移动距离的毫米数可在机体侧面的毫米刻尺(5)上读得； 通过读数窗口，在刻度盘(3)上读到0.01mm，转动微动手轮(1)，经1: 100蜗轮付传动，可实现微动，微动手轮的最小读数值为0.0001mm，移动镜(11)和固定镜(14) 的倾角可分别用镜背后的三颗滚花螺丝(13)来调节，各螺丝的调节范围是有限度的。如果螺丝向后顶得过松在移动时,可能因震动而使镜面倾角变化，如果螺丝向前顶得太紧，致始条纹形状不规则，因此必须使螺丝在能对于干涉条纹有影响的范围内进行调节，在固定镜(14)附近有两个微调螺丝(15)，垂直的螺丝使镜面干涉图象上下微动，水平螺丝则使干涉图象水平移动，丝杆顶进力可通过滚花螺帽(8)来调整，仪器各部活动环节要求转动轻便， 弹性元件接触力适宜。 图3-2 迈克尔逊干涉系统 四、实验步骤 调整迈克尔逊干涉仪。 （1）开启光源。使用JGQ-250氦氖激光源作光源时， 先把扩束镜装在激光器上，并将扩束的激光斑照在干涉仪分光板上，光轴基本与固定镜垂直。 （2）转动粗动手轮，将移动镜M1的位置置于机体侧面标尺所示约32mm处， 此位置为固定镜M2和移动镜M1相对于分光板的大约等光程位置。从投影屏处观察（此时不放投影屏），可看到由M1和M2各自反射的两排光点像， 仔细调整M1和M2后的三只调节螺钉，使两排光点像严格重合，这样M1和M2就基本垂直即M1和M2′就互相平行了。装上投影屏，即可在屏上观察到非定域干涉条纹，再轻轻调节M2后的调节螺钉，使出现的圆条纹中心处于投影屏中心。 （3）转动粗动手轮和微动手轮，使M1在导轨上移动，并观察干涉条纹的形状、疏密及中心“吞”、“吐”条纹随程差的改变而变化的情况。 测量He-Ne激光的波长。 利用非定域的干涉条纹测定波长。按上述方法调出干涉圆条纹，单向缓慢转动微调手轮移动M1，将干涉环中心调至最暗（或最亮），记下此时M1的位置，继续转动微调手轮，当条纹“吞进”或“吐出”变化数为m时，再记下M1的位置，设M1位置的变化数为ΔL，则根据双光束干涉原理，测得He-Ne激光的波长为： λ= 2ΔL / m 测量时，m的总数要不少于500条，可每累进50条时读取一次数