邁克爾遜干涉儀實(shí)驗(yàn)報(bào)告南昌大學(xué).doc

南昌大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)報(bào)告 課程名稱： 大學(xué)物理實(shí)驗(yàn) 實(shí)驗(yàn)名稱： 邁克爾遜干涉儀 學(xué)院： 機(jī)電工程學(xué)院 專業(yè)班級(jí)： 能源與動(dòng)力工程162班 學(xué)生姓名： 韓杰 學(xué)號(hào)： 5902616051 實(shí)驗(yàn)地點(diǎn)： 基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)大樓 座位號(hào)： 一、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康模海?）了解邁克爾遜干涉儀的原理和調(diào)整方法。（2）測(cè)量光波的波長(zhǎng)和鈉雙線波長(zhǎng)差。二、實(shí)驗(yàn)原理：1.邁克爾遜干涉儀結(jié)構(gòu)原理圖1是邁克爾遜干涉儀光路圖，點(diǎn)光源S發(fā)出的光射在分光鏡G1，G1右表面鍍有半透半反射膜，使入射光分成強(qiáng)度相等的兩束。反射光和透射光分別垂直入射到全反射鏡M1和M2，它們經(jīng)反射后再回到G1的半透半反射膜處，再分別經(jīng)過(guò)透射和反射后，來(lái)到觀察區(qū)域E。如到達(dá)E處的兩束光滿足相干條件，可發(fā)生干涉現(xiàn)象。G2為補(bǔ)償扳，它與G1為相同材料，有相同的厚度，且平行安裝，目的是要使參加干涉的兩光束經(jīng)過(guò)玻璃板的次數(shù)相等，波陣面不會(huì)發(fā)生橫向平移。M1為可動(dòng)全反射鏡，背部有三個(gè)粗調(diào)螺絲。M2為固定全反射鏡，背部有三個(gè)粗調(diào)螺絲，側(cè)面和下面有兩個(gè)微調(diào)螺絲。 2.可動(dòng)全反鏡移動(dòng)及讀數(shù) 可動(dòng)全反鏡在導(dǎo)軌上可由粗動(dòng)手輪和微動(dòng)手輪的轉(zhuǎn)動(dòng)而前后移動(dòng)?？蓜?dòng)全反鏡位置的讀數(shù)為：. (mm)（1）在mm刻度尺上讀出。（2）粗動(dòng)手輪：每轉(zhuǎn)一圈可動(dòng)全反鏡移動(dòng)1mm，讀數(shù)窗口內(nèi)刻度盤轉(zhuǎn)動(dòng)一圈共100個(gè)小格，每小格為0.01mm，由讀數(shù)窗口內(nèi)刻度盤讀出。（3）微動(dòng)手輪：每轉(zhuǎn)一圈讀數(shù)窗口內(nèi)刻度盤轉(zhuǎn)動(dòng)一格，即可動(dòng)全反鏡移動(dòng)0.01mm，微動(dòng)手輪有100格，每格0.0001mm，還可估讀下一位。由微動(dòng)手輪上刻度讀出。注意螺距差的影響。3.He-Ne激光器激光波長(zhǎng)測(cè)試原理及方法光程差為： 當(dāng)=0時(shí)的光程差最大，即圓心所對(duì)應(yīng)的干涉級(jí)別最高。轉(zhuǎn)動(dòng)手輪移動(dòng)M1，當(dāng)d增加時(shí)，相當(dāng)于增大了和k相應(yīng)的角（或圓錐角），可以看到圓環(huán)一個(gè)個(gè)從中心“冒出” ；若d減小時(shí)，圓環(huán)逐漸縮小，最后“淹沒(méi)”在中心處。 每“冒”出或“縮”進(jìn)一個(gè)干涉環(huán)，相應(yīng)的光程差改變了一個(gè)波長(zhǎng)，也就是M1與M2之間距離變化了半個(gè)波長(zhǎng)。若將M1與M2之間距離改變了d時(shí)，觀察到N個(gè)干涉環(huán)變化，則 或由此可測(cè)單色光的波長(zhǎng)。4.鈉雙線波長(zhǎng)差的測(cè)量原理和測(cè)量方法從條紋最清晰到條紋消失由于M1移動(dòng)所附加的光程差：鈉雙線波長(zhǎng)差:Lm是視場(chǎng)中的條紋連續(xù)出現(xiàn)兩次反襯度最低時(shí)M1所移動(dòng)的距離。 二、 實(shí)驗(yàn)儀器：邁克爾遜干涉儀、He-Ne激光器、鈉光燈、擴(kuò)束鏡三、 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和步驟：1.測(cè)He-Ne激光的波長(zhǎng)(1)激光直接照射到分光板中部，調(diào)整調(diào)節(jié)螺絲使觀察屏上的最大最亮的2個(gè)反射點(diǎn)嚴(yán)格重合。(2)放入擴(kuò)束鏡,使光斑均勻地射到分光板上，調(diào)節(jié)拉簧螺絲，使屏上出現(xiàn)的圓環(huán)的圓心移動(dòng)到觀察屏中央。(3)調(diào)節(jié)微調(diào)鼓輪向一個(gè)方向轉(zhuǎn)動(dòng)幾圈，當(dāng)看到觀察屏上有條紋吞吐了,記錄M1的初試位置d1。(4)繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)微調(diào)鼓輪，每吞吐50個(gè)條紋記錄一次M1的位置, 連續(xù)記錄8組數(shù)據(jù)。2.測(cè)鈉光的雙線波長(zhǎng)差(1)點(diǎn)亮鈉光燈，使光源與分光板等高并且位于分光板和M2鏡的中心連線的延長(zhǎng)線上。轉(zhuǎn)動(dòng)粗調(diào)手輪，使M1和M2至G1的距離大致相等。 (2)取下并輕輕放置好觀察屏，直接用眼睛觀察。仔細(xì)調(diào)節(jié)M2后面或下方的調(diào)節(jié)螺絲，應(yīng)能看到鈉光的等傾條紋。(3)轉(zhuǎn)動(dòng)粗調(diào)手輪，找到條紋變模糊位置，調(diào)好標(biāo)尺零點(diǎn)。用微調(diào)手輪繼續(xù)緩緩移動(dòng)M1，同時(shí)仔細(xì)觀察至條紋反襯度最低時(shí)記下M1的位置。隨著光程差的不斷變化，按順序記錄六次條紋反襯度最低時(shí)M1的位置讀數(shù)。相鄰兩次讀數(shù)差等于Lm的值。5、 數(shù)據(jù)處理：1.測(cè)He-Ne激光的波長(zhǎng)條紋變化數(shù)N1050100150M1的位置d1(mm)33.4029533.4198733.4361933.45258條紋變化數(shù)N2200250300350M1的位置d2(mm)33.4691933.4854133.5016833.51782N=N2-N12002002002000.066240.065540.065490.065246.62410-46.55410-46.54910-46.52410-46563 ， 。2.測(cè)鈉光的雙線波長(zhǎng)差條紋模糊數(shù)k12345633.0642133.3510833.6411533.9328134.2233734.562720.868600.872290.921570.29580 ， 。 ， 。6、 誤差分析邁克爾遜干涉儀是精密儀器，在旋轉(zhuǎn)調(diào)整螺絲和手輪時(shí)手要輕，動(dòng)作要穩(wěn)。切勿用手觸摸鏡片。調(diào)測(cè)微尺零點(diǎn)方法：先將微調(diào)鼓輪沿某一方向（按讀數(shù)的增或減）旋轉(zhuǎn)至零線，然后以同方向轉(zhuǎn)動(dòng)粗調(diào)鼓輪對(duì)齊讀數(shù)窗口中某一刻度，以后測(cè)量時(shí)使用微調(diào)鼓輪須向同一方向旋轉(zhuǎn)。微調(diào)鼓輪有方向空程，實(shí)驗(yàn)中如果中途反向轉(zhuǎn)動(dòng)，則須重新調(diào)整零點(diǎn)。用激光束調(diào)節(jié)儀器時(shí)，應(yīng)防止激光束射入眼睛，使視網(wǎng)膜受傷。七、思考題（1）在觀察等傾干涉條紋時(shí)，使M1和M2逐漸接近直至零光程，試描述條紋疏密變化情況。答：光程差逐漸減小，干涉條紋不斷“縮進(jìn)”，條紋由密變稀。當(dāng)光程差減小到零時(shí)，條紋在視場(chǎng)中變模糊，視場(chǎng)變成一片亮場(chǎng)。（2）在測(cè)定鈉雙線波長(zhǎng)差的實(shí)驗(yàn)中，你是如何理解條紋反襯度隨光程差的變化規(guī)律的？答： 與的干涉圖樣同時(shí)加強(qiáng)，條紋最清晰，條紋反襯度V=1，此時(shí)移動(dòng)M1以改變光程差，當(dāng)一個(gè)光波的明條紋