邁克爾遜干涉儀實驗

邁克爾遜干涉儀實驗Michelsoninterferometerexperiment報告人：羅XX指導(dǎo)教員：單位：摘要：了解邁克爾遜干涉儀的結(jié)構(gòu)和工作原理，掌握其調(diào)整方法；用邁克爾遜干涉儀觀察等傾干涉及白光干涉現(xiàn)象并測量玻璃折射率。關(guān)鍵字：等傾干涉、波長、折射率。Abstract:UnderstandthestructureandworkingprincipleofMichelsoninterferometer,tomasteritsadjustmentmethod;useMichelsoninterferometerobservationisoclinicdryinvolvingwhitelightinterferencephenomenon，MeasuringGlassrefractiveindex.Keywords:Isoclinicinterference、hewavelength、Therefractiveindex。實驗儀器邁克爾遜干涉儀的構(gòu)造邁克爾遜干涉儀的構(gòu)造如圖1。其主要由精密的機械傳動系統(tǒng)和四片精細(xì)磨制的光學(xué)鏡片組成。和是兩塊幾何形狀、物理性能相同的平行平面玻璃。其中的第二面鍍有半透明鉻膜，稱其為分光板，它可使入射光分成振幅（即光強）近似相等的一束透射光和一束反射光。起補償光程作用，稱其為補償板。和是兩塊表面鍍鉻加氧化硅保護(hù)膜的反射鏡。是固定在儀器上的，稱其為固定反射鏡，裝在可由導(dǎo)軌前后移動的拖板上，稱其為移動反射鏡。邁克爾遜干涉儀裝置的特點是光源、反射鏡、接收器（觀察者）各處一方，分得很開，可以根據(jù)需要在光路中很方便的插入其它器件。和鏡架背后各有三個調(diào)節(jié)螺絲，可用來調(diào)節(jié)的傾斜方位。這三個調(diào)節(jié)螺絲在調(diào)整干涉儀前均應(yīng)先均勻地擰幾圈（因每次實驗后為保證其不受應(yīng)力影響而損壞反射鏡都將調(diào)節(jié)螺絲擰松了），但不能過緊，以免減小調(diào)整范圍。同時也可通過調(diào)節(jié)水平拉簧螺絲與垂直拉簧螺絲使干涉圖像作上下和左右移動。而儀器水平還可通過調(diào)整底座上三個水平調(diào)節(jié)螺絲來達(dá)到。圖11——主尺 2——反射鏡調(diào)節(jié)螺絲 3——移動反射鏡4——分光板 5——補償板 6——固定反射鏡7——讀數(shù)窗 8——水平拉簧螺釘 9——粗調(diào)手輪10——屏 11——底座水平調(diào)節(jié)螺絲確定移動反射鏡的位置有三個讀數(shù)裝置：主尺——在導(dǎo)軌的側(cè)面，最小刻度為毫米，如圖：讀數(shù)窗——可讀到0.01mm，如圖：帶刻度盤的微調(diào)手輪，可讀到0.0001mm，估讀到10mm二、實驗原理從擴展光源S射來的光在G1處分成兩部分，反射光⑴經(jīng)G1反射后向著M2前進(jìn)，透射光⑵透過G1向著M1前進(jìn)，這兩束光分別在M2、M1上反射后逆著各自的入射方向返回，最后都達(dá)到E處。因為這兩束光是相干光，因而在E處的觀察者就能夠看到干涉條紋。由M1反射回來的光波在分光板G1的第二面上反射時，如同平面鏡反射一樣，使M1在M2附近形成M1的虛像M因而光在邁克爾遜干涉儀中自M2和M1的反射相當(dāng)于自M2和M1′的反射。由此可見，在邁克爾遜干涉儀中所產(chǎn)生的干涉與空氣薄膜所產(chǎn)生的干涉是等效的。當(dāng)M2和M1′平行時(此時M1和M2嚴(yán)格互相垂直)，將觀察到環(huán)形的等傾干涉條紋。一般情況下，M1和M2形成一空氣劈尖，因此將觀察到近似平行的干涉條紋(等厚干涉條紋)。實驗步驟1、接通電源，打開氦氖激光器預(yù)熱幾分鐘后，使激光束經(jīng)過分光板中心、補償板中心透射到反射鏡中心上。然后調(diào)節(jié)后面三個螺絲，使光點反射像返回到光闌上并與小孔重合。再調(diào)從后表面反射到的光束，調(diào)節(jié)后面三個螺絲，使其反射光到達(dá)后表面時恰好與的反射光相遇(兩光點完全重合)，同時兩反射光在光闌的小孔處也完全重合。這樣和就基本上垂直即和互相平行了。豎起毛玻璃屏，在屏上就可看到非定域的圓條紋。2. 轉(zhuǎn)動手輪使在導(dǎo)軌上移動，觀察條紋變化情況，直到條紋有均勻的“冒”出或“縮”進(jìn)現(xiàn)象，記錄的初始位置，3. 移動以改變，記下“冒”出或“縮”進(jìn)的條紋數(shù)，利用(2)式即可算出。每累進(jìn)50條讀取一次數(shù)據(jù)，連續(xù)取10個數(shù)據(jù)，應(yīng)用逐差法加以處理，寫出結(jié)果表達(dá)式。4. 關(guān)閉氦氖激光器電源，整理儀器。四、實驗數(shù)據(jù)與結(jié)果“冒進(jìn)”或“縮進(jìn)”的條紋數(shù)ΔM2的位置讀數(shù)d（cmM2移動的距離?d（cmλ=20.00658850d0=?d0=d550d1=?d1=d650d2=?d2=d750d3=?d3=d850d4=?d4=d950d5=Vd=0.0823550d6=50d7=50d8=50d9=氦氖激光器波長：λ=6578五、玻璃折射率當(dāng)光通過折射率為n、厚度為l的均勻透明介質(zhì)時，其光程比通過同厚度的空氣要大2l（n-1）。

此時，若將2M鏡向A板方向移動一段距離2l（n-1），則1、2兩光束在相遇時的光程差又恢復(fù)至原樣，這樣，干涉的中央條紋將重新出現(xiàn)在視場中央。這時

d=l（n-1）所以

n=d/l+1，測出2M鏡前移的距離d，如已知薄玻璃片的折射率n，則可求其厚度l；反之，如已知玻璃片的厚度l，則可求出其折射率n。1、測定玻璃板的厚度測量次數(shù)12345平均值玻璃板厚度（mm）讀數(shù)1.0561.0551.0541.0531.0571.055校正值-0.045測量值1.1011.1001.0991.0981.1021.1002、測定等厚干涉時鏡的位置的讀數(shù)和測量次數(shù)12345無玻璃時（mm）42.7995442.8005642.8021542.8091142.81130有玻璃時（mm）42.