2024年大學物理實驗 報告實驗報告23 邁克爾遜干涉實驗

試驗匯報23邁克爾遜干涉試驗一試驗目的理解邁克爾遜干涉儀的構造；掌握邁克爾遜干涉儀的構造；觀測光的等傾干涉現象并掌握波長的措施；掌握逐差法處理數據。二試驗儀器He-Ne激光器、擴束透鏡、邁克爾遜干涉儀三試驗原理邁克爾遜干涉儀的光學系統(tǒng)如圖。它由分光板G、賠償板H、定反射鏡M1和動反射鏡M2構成。M1和M2互相垂直，分光板和賠償板是一對材料和外型完全相似的平板光學玻璃，它們互相平行并分別和M1、、M2成大體45度夾角，分光板的次數不一樣引起的光程差。來自點光源（或擴展光源）的光，入射到分光板上，分為強度相似的光線“1”和光線“2”的相干光，并分別由M1和M2反射後投射到光屏上（對于擴展光源用眼睛正對著觀測）產生干涉現象。由于M1和M2垂直，可以等價地當作M2的虛象和M1形成一種厚度d為的空氣隙，d的大小隨M2的位置變化而變化，因此兩光線的光程差可由下式確定：（1）式中iˊ為光線“1”對M2的入射角。當d一定期，Δ由iˊ確定，iˊ相似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，但不一樣的是本同心環(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級亮條紋往內縮小。尤其地考慮iˊ=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變化時，中心處就冒出或收進一種干涉條紋。當d變化時，中心處就冒出或收進n個干涉條紋。根據這種現象，可以測定光波波長。假設動鏡M2原在位置D1上，現移動M2的位置，同步觀測并計算中心亮條紋冒出或收進的數目，當M2移至位置D2時，對應地冒出或收進的亮條紋數目N。就有：（6）四、試驗環(huán)節(jié)移開擴束透鏡，打開激光器電源使出射激光，調整激光方向使入射光與反射光重疊。觀測由M1和M2反射到屏上或墻上的兩組光點，反復調整背面三個螺絲，使M1反射的光點和M2反射的光點一一對應重疊。把擴束透鏡置于激光束中使激光擴束後投射到分光板上，調整光照位置直到觀測到屏上有同心圓。轉動微動手輪觀測干涉圖樣的變化狀況，順時針或反時針轉動，觀測干涉圖樣中心冒出或收入的狀況。五、數據記錄及處理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=2.384×10-4；SC8=4.44×10-4經查0.12763是壞值，剔除它；重新算平均值：；S‘=1.31×10-4；S‘C7=2.36×10-4經查0.12726是壞值，剔除它；重新算平均值：；S″=8.93×10-5