2024年大学物理实验 报告实验报告23 迈克尔逊干涉实验.doc

试验汇报23迈克尔逊干涉试验

一试验目的

理解迈克尔逊干涉仪的构造；

掌握迈克尔逊干涉仪的构造；

观测光的等倾干涉現象并掌握波長的措施；

掌握逐差法处理数据。

二试验仪器

He-Ne激光器、扩束透镜、迈克尔逊干涉仪

三试验原理

迈克尔逊干涉仪的光学系统如图。它由分光板G、赔偿板H、定反射镜M1和动反射镜M2构成。M1和M2互相垂直，分光板和赔偿板是一对材料和外型完全相似的平板光学玻璃，它們互相平行并分别和M1、、M2成大体45度夹角，分光板的次数不一样引起的光程差。来自点光源（或扩展光源）的光，入射到分光板上，分為强度相似的光线“1”和光线“2”的相干光，并分别由M1和M2反射后投射到光屏上（对于扩展光源用眼睛正对着观测）产生干涉現象。由于M1和M2垂直，可以等价地当作M2的虚象和M1形成一种厚度d為的空气隙，d的大小随M2的位置变化而变化，因此两光线的光程差可由下式确定：

（1）

式中iˊ為光线“1”对M2的入射角。当d一定期，Δ由iˊ确定，iˊ相似的方向上光程差相等，形成了等倾干涉条纹。且满足：

k=0、1、2、3……（2）

呈亮条纹：

k=0、1、2、3……（3）

呈暗条纹。条纹呈明暗相间的同心环，这和牛顿环干涉条纹相似，但不一样的是本同心环外侧干涉级别低，越靠圆心干涉级别越高。圆心干涉级别最高。現分析一下（2）式。对于第级亮条纹，有：

（4）

当d增大時，為了保证（4）式仍成立ik‘必须也增大，既k级亮条纹往外扩大，反之，减小時，ik‘也必须减小，k级亮条纹往内缩小。尤其地考虑iˊ=0（既圆心）处。满足：

（5）

時為亮条纹。那么，d增大時，中心亮条纹的级别K增大，中心往外冒出亮条纹，d减小時，中心亮条纹级别减小，亮条纹往中心收进。每当d变化時，中心处就冒出或收进一种干涉条纹。当d变化時，中心处就冒出或收进n个干涉条纹。根据这种現象，可以测定光波波長。

假设动镜M2原在位置D1上，現移动M2的位置，同步观测并计算中心亮条纹冒出或收进的数目，当M2移至位置D2時，对应地冒出或收进的亮条纹数目N。就有：

（6）

四、试验环节

移开扩束透镜，打开激光器电源使出射激光，调整激光方向使入射光与反射光重叠。

观测由M1和M2反射到屏上或墙上的两组光点，反复调整背面三个螺丝，使M1反射的光点和M2反射的光点一一对应重叠。

把扩束透镜置于激光束中使激光扩束后投射到分光板上，调整光照位置直到观测到屏上有同心圆。

转动微动手轮观测干涉图样的变化状况，顺時针或反時针转动，观测干涉图样中心冒出或收入的状况。

五、数据记录及处理

N

DN(mm)

M

DM(mm)

DM-DN(mm)

10

44.99455

410

44.86692

0.12763

60

44.97835

460

44.85109

0.12726

110

44.96242

510

44.83525

0.12713

160

44.94655

560

44.81958

0.12697

210

44.93072

610

44.80370

0.12702

260

44.91450

660

44.78765

0.12685

310

44.89865

710

44.77175

0.12690

360

44.88280

760

44.75585

0.12695

；S=2.384×10-4；SC8=4.44×10-4

经查0.12763是坏值，剔除它；

重新算平均值：

；S‘=1.31×10-4；S‘C7=2.36×10-4

经查0.12726是坏值，剔除它；

重新算平均值：

；S″=8.93×10-5；S″C6=1.6×10-4

无坏值，因此

Δm=0.0001mm；

六注意事项

使用干涉仪時不要使工作台震动；

切勿用手或其他物品触摸其光学表面；

3、切勿正对着光学表面发言。