用迈克尔逊干涉仪测量光波的波长实验报告.docVIP

一、名称:用迈克尔逊干涉仪测量光波的波长

二、目的:

1、了解迈克尔逊干涉仪的结构和干涉条纹的形成原理。

2、通过观察实验现象，加深对干涉原理的理解。

3、学会迈克尔逊干涉仪的调整和使用方法。

4、观察等倾干涉条纹，测量激光的波长。

三、实验器材:迈克尔逊干涉仪、He-Ne激光。

四、原理:

迈克尔逊干涉仪光路如图所示。当M1

和严格平行时，所得的干涉为等倾干涉。M2

所有倾角为i的入射光束，由和反射MM12

2dcosi反射光线的光程差均为，式中i,

为光线在镜面的入射角，d为空气薄膜的M1

厚度，它们将处于同一级干涉条纹，

并定位于无限远。这时，图中E处，放一会聚透镜，在其共焦平面上，便可观察到一组明暗相间的同心圆纹。

干涉条纹的级次以中心为最高，在干涉纹中心，应为i=0，由圆环中心出现

2d,,2d,k,k,亮点的条件是，得圆心处干涉条纹的级次。当和的间MM12,

距d逐渐增大时，对于任一级干涉条纹，例如第k级，必定以减少其cosi的值k

i来满足2dcosi,k,，故该干涉条纹向变大(cosi变小)的方向移动，即向外kkk

,扩展。这时，观察者将看到条纹好像从中心向外“涌出”;且每当间距d增加时，2就有一个条纹涌出。反之，当间距由大逐渐变小时，最靠近中心的条纹将一个个

,“陷入”中心，且每陷入一个条纹，间距的改变亦为。2

M因此，只要数出涌出或陷入的条纹数，即可得到平面镜以波长λ为单位1

M而移动的距离。显然，若有N个条纹从中心涌出时，则表明相对于移动了M12

d,d,NM，已知移动的距离和干涉条纹变动的数目，便可确定光波的波长。12

五、步骤:

1、仪器设计成微动鼓轮转动时可带动粗动手轮转动，但粗动手轮转动不能带动微动鼓轮转动(它只带动M1镜运动)，为防止粗动手轮与微动鼓轮读数不一致而无法读数或读错数的情况出现(如粗动轮指整刻度处，而微动轮不指在零刻度处)，在读数前应先调整零点。方法如下:将微动轮沿某一方向(例如顺时针方向)旋转至零，然后以同方向转动粗动轮使之对齐某一刻度。之后测量过程中只能仍以同方向转动微动轮，使M1镜移动，不得再转动粗动轮，这样才能使微动轮与粗动轮两者读数相互吻合。

2、为了使测量结果正确，必须避免引入空程误差，也就是说，在调整好零点以后，应将微动轮按原方向转几圈，直到干涉条纹开始移动以后，才可开始读数测量。为了消除空程误差，调节中，粗调手轮和微调鼓轮要向同一方向转动;测量读数时，微调鼓轮也要向一个方向转动，中途不得倒转。这里所谓“同一方向”，是指始终顺时针，或始终逆时针旋转。

3、用逐差法进行数据处理，表格自拟。

六、记录:

读数位置/mm

起点

第50环

第100环

第150环

第200环

第250环

第300环

第350环

第400环

?d=d-d=λ=1250501

?d=d-d=λ=23001002

?d=d-d=λ=33501503

?d=d-d=λ=44002004

七、数据处理:

2d,1由可得:dN,,,,632.7nm12N

2d2,,,631.7nm2N

2d3,,,647.1nm3N

2d4,,,639.1nm4N

,,,,，，，，，，632.7631.7647.1639.11234波长的平均值,,,637.7nm,44

标准偏差为:

2,,,,，，iAS,,,1nn,，，

2222637.7632.7637.7631.7637.7647.1637.7639.1,，,，,，,，，，，，，，，,91.24310m,,，43，

,9波长的绝对误差为:,,,,,,,，,,,637.7632.84.94.910nmm0

,,4.9相对误差为:,，,，,100%100%0.77%,632.8,0