物理實驗報告__邁克爾遜干涉實驗.doc

一 實驗目的1、 了解邁克爾遜干涉儀的結構；2、 掌握邁克爾遜干涉儀的結構；3、 觀察光的等傾干涉現(xiàn)象并掌握波長的方法；4、 掌握逐差法處理數(shù)據(jù)。 二 實驗儀器He-Ne激光器、擴束透鏡、邁克爾遜干涉儀 三 實驗原理邁克爾遜干涉儀的光學系統(tǒng)如圖。它由分光板G、補償板H、定反射鏡M1和動反射鏡M2組成。M1和M2互相垂直，分光板和補償板是一對材料和外型完全相同的平板光學玻璃，它們相互平行并分別和M1、M2成大致45度夾角，分光板的次數(shù)不同引起的光程差。來自點光源（或擴展光源）的光，入射到分光板上，分為強度相同的光線“1”和光線“2”的相干光，并分別由M1和M2反射后投射到光屏上（對于擴展光源用眼睛正對著觀察）產(chǎn)生干涉現(xiàn)象。由于M1和M2垂直，可以等價地看成M2的虛象和M1形成一個厚度d為的空氣隙，d的大小隨M2的位置改變而改變，所以兩光線的光程差可由下式確定： （1）式中i為光線“1”對M2的入射角。當d一定時，由i確定，i相同的方向上光程差相等，形成了等傾干涉條紋。且滿足： k=0、1、2、3 （2）呈亮條紋： k=0、1、2、3 （3）呈暗條紋。條紋呈明暗相間的同心環(huán)，這和牛頓環(huán)干涉條紋相似，但不同的是本同心環(huán)外側干涉級別低，越靠圓心干涉級別越高。圓心干涉級別最高?，F(xiàn)分析一下（2）式。對于第級亮條紋，有： （4）當d增大時，為了保證（4）式仍成立ik必須也增大，即k級亮條紋往外擴大，反之，減小時，ik也必須減小，k級亮條紋往內(nèi)縮小。特別地考慮i=0（即圓心）處。滿足： （5）時為亮條紋。那么，d增大時，中心亮條紋的級別K增大，中心往外冒出亮條紋，d減小時，中心亮條紋級別減小，亮條紋往中心收進。每當d改變時，中心處就冒出或收進一個干涉條紋。當d改變時，中心處就冒出或收進n個干涉條紋。根據(jù)這種現(xiàn)象，可以測定光波波長。假設動鏡M2原在位置D1上，現(xiàn)移動M2的位置，同時觀察并計算中心亮條紋冒出或收進的數(shù)目，當M2移至位置D2時，相應地冒出或收進的亮條紋數(shù)目N。就有： （6）四、實驗步驟1、 移開擴束透鏡，打開激光器電源使出射激光，調(diào)節(jié)激光方向使入射光與反射光重合。2、 觀察由M1和M2反射到屏上或墻上的兩組光點，反復調(diào)節(jié)背面三個螺絲，使M1反射的光點和M2反射的光點一一對應重合。3、 把擴束透鏡置于激光束中使激光擴束后投射到分光板上，調(diào)節(jié)光照位置直到觀察到屏上有同心圓。4、 轉動微動手輪觀察干涉圖樣的變化情況，順時針或反時針轉動，觀察干涉圖樣中心冒出或收入的情況。五、數(shù)據(jù)記錄及處理NDN(mm)MDM(mm)DM-DN(mm)1044.9945541044.866920.127636044.9783546044.851090.1272611044.9624251044.835250.1271316044.9465556044.819580.1269721044.9307261044.803700.1270226044.9145066044.787650.1268531044.8986571044.771750.1269036044.8828076044.755850.12695 ；S=2.38410-4 ； SC8=4.4410-4經(jīng)查0.12763是壞值，剔除它；重新算平均值：；S=1.3110-4； SC7=2.3610-4經(jīng)查0.12726是壞值，剔除它；重新算平均值： ； S=8.9310-5；SC6=1.610-4 無