2023年邁克爾遜干涉儀實驗報告2

邁克耳遜干涉儀一,實驗?zāi)康?了解邁克爾遜干涉儀的結(jié)構(gòu)和原理，掌握調(diào)節(jié)方法；.用邁克爾遜干涉儀測量鈉光波長和精細結(jié)構(gòu)。.實驗儀器邁克爾遜干涉儀、鈉光燈、透鏡等。.實驗原理邁克耳孫干涉儀原理如圖所示。兩平面反射鏡晅、M2、光源S和觀測點E（或接受屏）四者北東西南各據(jù)一方。Ml、M2互相垂直，M2是固定的，Ml可沿導軌做精密移動。G1和G2是兩塊材料相同薄厚均勻相等的平行玻璃片。G1的一個表面上鍍有半透明的薄銀層或鋁層，形成半反半透膜，可使入射光提成強度基本相等的兩束光，稱G1為分光板。G2與G1平行，以保證兩束光在玻璃中所走的光程完全相等且與入射光的波長無關(guān),保證儀器能夠觀測單、復色光的干涉?？梢奊2作為補償光程用，故稱之為補償板。Gl、G2與平面鏡Ml、M2傾斜成45°角。如上圖所示一束光入射到G1上，被G1分為反射光和透射光,這兩束光分別經(jīng)Ml和M2反射后又沿原路返回，在分化板后表面分別被透射和反射，于E處相遇后成為相干光，可以產(chǎn)生干涉現(xiàn)象。圖中M'2是平面鏡M2由半反膜形成的虛像。觀測者從E處去看，經(jīng)M2反射的光仿佛是從M'2來的。因此干涉儀所產(chǎn)生的干涉和由平面Ml與M'2之間的空氣薄膜所產(chǎn)生的干涉是完全同樣的,在討論干涉條紋的形成時，只需考察Ml和M2兩個面所形成的空氣薄膜即可。兩面互相平行可到面光源在無窮遠處產(chǎn)生的等傾干涉，兩面有小的夾角可得到面光源在空氣膜近處形成的等厚干涉。若光源是點光源，則上述兩種情況均可在空間形成非定域干涉。設(shè)Ml和M'2之間的距離為d,則它們所形成的空氣薄膜導致的相干光的光程差近似用下式表達3=2dcosi若Ml與M'2平行，則各處d相同，可得等傾干涉。系統(tǒng)具有軸對稱不變性,故屏E上的干涉條紋應(yīng)為一組同心圓環(huán)，圓心處相應(yīng)的光程差最大且等于2d,d越大圓環(huán)越密。反之中心圓斑變大圓環(huán)變疏。若d增長則中心“冒出”一個條紋，反之d減小則中心“縮進”一個條紋。故干涉條紋在中心處“冒出”或“縮進”的個數(shù)N與d的變化量之間有下列關(guān)系A(chǔ)d=N-2

根據(jù)該關(guān)系式就可測量光波波長入或長度△dO鈉黃雙線的精細結(jié)構(gòu)測量原理簡介：pr_"max"min干涉條紋可見度定義為：1g+1g當入關(guān)0,12=0時V，此時干涉條紋最清楚，可見度最大；1mm時v=o,可見度最小。從一視見度最低的位置開始算起,測量一次視見度最低處的位置,者其間的光程差為A。萬AZ=2*(dzd),且由關(guān)系2(心-由)算出譜線的精細結(jié)構(gòu)。.實驗結(jié)果計與分析鈉光的平均波長次數(shù)初讀數(shù)di(mm)末讀數(shù)d2(mm)△d=|di-d2I(mm)A(nm)A(nm)137.7247937.754420.02963592.6592.6其中人=2*△d/100,根據(jù)入o=589.3nm；a=592.6nmE=0.6%鈉光的精細結(jié)構(gòu)：視見度最低的位置由二由二37.98753由二37.98753由二37.98753d2=38.29872N△d(mm)△人(nm)△今(nm)d2—di0.311190.55670.5567得△義三0.5567nmE=0.5%誤差分析及總結(jié)：由于本實驗屬于較為精細的光學實驗,目測讀數(shù)時的誤差在所難免，所以使得實驗結(jié)果不準確，應(yīng)注意保護眼睛，邊讀書邊休息，小組內(nèi)交替讀數(shù)。并且儀器未調(diào)好也會導致較大誤差。.思考題1、在觀測等傾條紋干涉時，條紋從中心“冒出”說明兼具是變大了還是變小了？條紋“縮進”又如何？調(diào)節(jié)等傾條紋時,若眼睛有左向右平移看條紋“冒出”，有右向左看是“縮進”，此時位置成什么關(guān)系？答：“冒出”時間距變大，“縮進”時間距變小。說明Mi和M2、不平行且右邊間距大。亮紋的條件：2necos丫+入/2=k入干涉條紋是一組同心圓，越靠近中心，傾角i越小，折射角Y也越小，則cosy越大，給出的k值也越大。這說明，越靠近中心，亮環(huán)的級次越高。當i=0°時，Y二0。，這時2e+入/2=k入當增大厚度e時，會看見起初中心亮環(huán)變暗，然后變亮。這是由于e增大,k的級次會變?yōu)閗+1,因此，中心會產(chǎn)生一個新的亮環(huán)。由上述可知，條紋從中心涌出時，說明M2與M2之間的距離變大。反之，則為變小。若眼睛有左向右平移看條紋“冒出”，有右向左看是“縮進”則說明M2與M2不平行，且成的夾角的頂端在左邊2、假如實驗者是高度近視眼。不戴眼鏡