文档介绍：迈克尔逊干涉仪 上海师范大学数理学院 大学物理实验室
大学物理实验——
【实验原理】
迈克尔逊干涉仪是利用分振幅法产生双光束以实现干涉。通过调整该干涉仪,可以产生等厚干涉条纹,也可以产生等倾干涉条纹,主要用于长度和折射率的测量。若观察到的干涉条纹移动一条,便是平面镜的动臂移动量为λ/2,等效于与的像之间的空气膜厚度改变λ/2。
1、迈克尔逊干涉仪结构原理
接收屏
分光板
补偿板
平面镜
平面镜
粗动手轮
微调螺丝
微动手轮
迈克耳逊干涉仪原理图
补偿板
分光板
S光源
S光源,P观察屏,G1、G2为材料厚度相同的平行板,G1为分光板,其后表面为镀银的半透半反膜,以便将入射光分成振幅近乎相等的反射光和透射光。G2为补偿板,它补偿了反射光和透射光的附加光程差。M1、M2是相互垂直的平面反射镜, M2'是M2的虚象。这两束光波分别在M1、M2上反射后逆着各自入射方向返回,最后都到达P处形成干涉条纹。
移动M1,改变干涉间距,可观察到干涉条纹随之改变。二平面反射镜之间距离增大时,中心就“吐出”一个个圆环;距离减少时,中心就“吞进”一个个圆环。
2、点光源产生的非定域干涉
一个点光源S产生的光束经M1和M2’反射后产生的干涉现象,相当于沿轴向分布的两个虚光源S1’、S2’所产生的相干光发出的球面波在相遇空间处处相干,所以观察屏放入光场叠加区的任何位置处,都可观察到形状不同的干涉条纹,称这种条纹为非定域干涉条纹。
3、等倾干涉
当和严格平行时(即和相互垂直),所得的干涉为等倾干涉。所有倾角为的入射光束由
和反射的光波的光程差均为。此时干涉产生的条件为:
明条纹
暗条纹
式中称为干涉级次。因为相同入射角的入射光具有相同的光程差, 所以干涉图样是由一组同心明暗相间的圆环组成。
图4 白光干涉条纹
4、白光干涉
用白光光源只有在
附近能观察到干涉条纹,这时对各种波长的光来说,其光程差均为,故产生直线黑纹,即中央暗纹,两边是对称分布的彩色条纹。
【实验内容】
2、每“吐出”30个条纹测一次,连续测5次。
1、每“吞进”30个条纹测一次,连续测5次。
【数据处理】
1、计算波长,计算相对误差,正确表示测量结果。
注:
10
迈克耳孙干涉仪实验数据记录表:(每次30个条纹)
次数
起点(mm)
终点(mm)
吞
吐
1
3
2
4
5
起点(mm)
终点(mm)
起点(mm)
终点(mm)
起点(mm)
终点(mm)
起点(mm)
终点(mm)
起点(mm)
终点(mm)
起点(mm)
终点(mm)
起点(mm)
终点(mm)
起点(mm)
终点(mm)
起点(mm)
终点(mm)