邁克爾遜干涉儀的調(diào)節(jié)與使用

1、邁克爾遜干涉儀是一種利用分割光波 振幅實(shí)現(xiàn)干涉的精密光學(xué)儀器。其調(diào) 整和使用具有典型性。細(xì)調(diào)手輪粗調(diào)手輪【實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹苛私膺~克爾遜干涉儀的結(jié)構(gòu)和工作原理掌握其調(diào)節(jié)方法調(diào)節(jié)觀察等傾干涉并測(cè)定鈉光雙線平均波 長(zhǎng)調(diào)節(jié)觀察等厚干涉【實(shí)驗(yàn)原理】相干的條件:1、光的頻率相同。2、光的傳播方向相同。3、在傳播方向上有恒定的位相差。定域干涉 與 不定域干涉*定域就是某個(gè)一定的區(qū)域.非定域就是空間任何區(qū)域.*兩個(gè)單色相干點(diǎn)源在空間任意一點(diǎn)相遇，總有一確定的光 程差，從而產(chǎn)生一定的強(qiáng)度分布，并能觀察到清晰的干涉條 紋，這種工涉稱為不定域干磁.*在擴(kuò)展光源的情況下，在空間任意一點(diǎn)，由光源上不同點(diǎn) 源出發(fā)的，到達(dá)該點(diǎn)并

2、產(chǎn)生雙光束干涉的兩支相干光的光程 差不同，在光程差變化大于四分之一波長(zhǎng)的區(qū)域觀察不到干 涉條紋，小于四分之一波長(zhǎng)的區(qū)域，盡管采用了擴(kuò)展光源， 仍可觀察到清晰干涉條紋.這種干涉稱為定域干涉?？捎^察 到清晰干涉條紋的區(qū)域稱為定域區(qū).【實(shí)驗(yàn)原理】邁克爾遜干涉儀的結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)車由導(dǎo)軌尺（圖后）調(diào)磊蠡晉（各3個(gè)）分兎鏡、反光鏡補(bǔ)償片.度數(shù)窗光鏡2微調(diào)轉(zhuǎn)輪讀數(shù)5040302010主尺微動(dòng)手輪粗動(dòng)手輪讀數(shù)窗口最后讀數(shù)為：33.52246mmal f邁克耳遜干涉儀光路圖P JAa 在G的后表面上鍍有半透明 的銀膜 能使入射光分為振幅相 等的反射光和透射光。 Mi和嶇與&和G2成45。角傾斜 安裝。稱為補(bǔ)償板,是為了

3、使 光束2也同光束1 一樣地三次通 過玻璃板,以保證兩光束間的光r 程差不致過大。由于Gi的反射,使在陸附近形成Ml的一個(gè)處像MJ f因此 光束和光束2的干涉等效于由M2和之間空氣薄膜產(chǎn)生 的干涉。當(dāng)調(diào)節(jié)M使M與旳2相互精確地垂直,在屏幕上可觀察到形的等傾干涉條紋,即兩鏡之間為薄膜干涉。等 傾 干 涉 條 紋X1“2 M 2 與 耐一重2“2 M2Mi1當(dāng)條紋為等傾條紋時(shí),移動(dòng)M2 ,相當(dāng)于改變M2 和Ml，之間空氣薄膜的厚度此時(shí)干涉條紋會(huì)出現(xiàn) 條紋陷入或涌出的現(xiàn)象。陷入或涌出的條紋數(shù)與移動(dòng)距離的關(guān)系:Ad =NA2如果數(shù)出陷入或涌出的條紋數(shù),由已知波長(zhǎng)幾就可計(jì)算出,這就是測(cè)量微小距離的原理;

4、反之,由讀出的Ad也可測(cè)定入射光的波長(zhǎng),這也 是測(cè)定單色光波長(zhǎng)的_種方法。如果Ml與M2偏離相互垂直的方向f這時(shí)就能觀 察到等厚干涉條紋,即兩鏡之間為劈尖干涉。等厚干涉條紋2 f1XM/l M 二f O7等傾干涉條紋等傾干涉條紋等厚干涉條紋【實(shí)驗(yàn)操作】邁克耳遜干涉儀的調(diào)節(jié)1、粗調(diào):光源與干涉儀45度分光板位置對(duì)中；調(diào)節(jié)反光鏡的調(diào)節(jié)螺絲，讓反光鏡架的兩板架平行；如果這時(shí)反光鏡M1和M2明顯不垂直，調(diào)節(jié)水平和垂直拉桿；調(diào)節(jié)粗調(diào)手輪（大轉(zhuǎn)輪），使得分光板的分光面到和M2的距離 大致相等（用尺子測(cè)量，約7.2-7.8cm）,使光程差在鈉光相干長(zhǎng)度之內(nèi)。2、細(xì)調(diào)：望遠(yuǎn)鏡放下,用肉眼觀察，調(diào)節(jié)反光鏡（右手

5、邊）的調(diào)節(jié)螺絲， 讓從兩反光鏡反射的“十”字像重合，這時(shí)應(yīng)該能看見部分干涉條紋；|匕分別細(xì)調(diào)M1的兩個(gè)調(diào)節(jié)螺絲，讓左右方向和上下方向的干涉條紋 間距變大，直到出現(xiàn)完整的干涉圓環(huán)；Iffl調(diào)節(jié)M1、M2四個(gè)螺絲及粗調(diào)手輪（大轉(zhuǎn)輪）,使干涉圓環(huán)圓心條 紋清楚且圓環(huán)大小合適。3、微調(diào):一邊觀察等傾干涉條紋，一邊輕微調(diào)節(jié)M1調(diào)節(jié)螺絲,使眼睛上下、左右移動(dòng)時(shí)中心條紋不發(fā)生涌出或陷入現(xiàn) 彖為止。4、測(cè)量:調(diào)節(jié)細(xì)調(diào)手輪，觀察條紋是如何隨光程差變化的;調(diào)節(jié)細(xì)調(diào)手輪，讓中心條紋涌出（或陷入）50環(huán)，讀 出M2移動(dòng)的距離Ad ,計(jì)算波長(zhǎng)。（注意避免空程差）原始記錄表:環(huán)數(shù)(0-300)位置（mm）Ad =dn+i-dn (mm)【實(shí)驗(yàn)中需注意的問題】邁克耳遜干涉儀是精密光學(xué)儀器 光學(xué)表 面不能用手觸摸。調(diào)節(jié)時(shí)動(dòng)作要輕緩。為了消除螺距差(空程差)調(diào)節(jié)及測(cè)量讀數(shù)時(shí) 粗調(diào)手輪和微調(diào)鼓輪要向同_方向轉(zhuǎn)動(dòng) 中途不得倒退。區(qū)分鏡面間距(d).光程差(2d)和光程差的變 化(2Zkd)三個(gè)概念f弄清楚它們之間的關(guān)系。【數(shù)據(jù)處理】用A二竺計(jì)算鈉光的平均波長(zhǎng)入用平2均誤差法或不確定度（方和根公式:AA為平 均值的標(biāo)準(zhǔn)偏差;讀數(shù)最小刻度為O.lpnK A儀 =0.05p