文档介绍：迈克尔逊干涉仪大学物理实验总结迈克尔逊干涉仪》实验报告一、引言迈克尔逊曾用迈克尔逊干涉仪做了三个闻名于世的实验:迈克尔逊-莫雷以太漂移、推断光谱精细结构、用光波长标定标准米尺。迈克尔逊在精密仪器以及用这些仪器进行的光谱学和计量学方面的研究工作上做出了重大贡献,荣获1907年诺贝尔物理奖。迈克尔逊干涉仪设计精巧、用途广泛,是许多现代干涉仪的原型,它不仅可用于精密测量长度,还可以应用于测量介质的折射率,测定光谱的精细结构等。二、实验目的了解迈克尔逊干涉仪的光学结构及干涉原理,学****其调节和使用方法学****一种测定光波波长的方法,加深对等倾的理解用逐差法处理实验数据三、实验仪器迈克尔逊干涉仪、He-Ne激光器、扩束镜等。四、实验原理迈克尔逊干涉仪是l883年美国物理学家迈克尔逊和莫雷合作,为研究“以太漂移实验而设计制造出来的精密光学仪器。用它可以高度准确地测定微小长度、光的波长、透明体的折射率等。后人利用该仪器的原理,研究出了多种专用干涉仪,这些干涉仪在近代物理和近代计量技术中被广泛应用。所示。M1、M2是一对精密磨光的平面反射镜, M1的位置是固定的,M2可沿导轨前后移动。G1、 G2是厚度和折射率都完全相同的一对平行玻璃板,与M1、M2均成45°角。G1的一个表面镀有半反射、半透射膜A,使射到其上的光线分为光强度差不多相等的反射光和透射光;G1称为分光板。当光照到G1上时,在半透膜上分成相互垂直的两束光,透射光射到M1,经M1 反射后,透过G2,在G1的半透膜上反射后射向 E;反射光射到M2,经M2反射后,透过 G1射向E。由于光线前后共通过G1三次, 而光线只通过G1一次,有了G2,它们在玻璃中的光程便相等了,于是计算这两束光的光程差时,只需计算两束光在空气中的光程差就可以了,所以G2称为补偿板。当观察者从E处向G1看去时,除直接看到M2外还看到M1的像M1ˊ。于是、两束光如同从M2与M1ˊ反射来的,因此迈克尔逊干涉仪中所产生的干涉和M1′~M2间“形成”的空气薄膜的干涉等效。反射镜M2的移动采用蜗轮蜗杆传动系统,转动粗调手轮可以实现粗调。M2移动距离的毫米数可在机体侧面的毫米刻度尺上读得。通过读数窗口,在刻度盘上可读到;转动微调手轮可实现微调,微调手轮的分度值为1×10-4mm。可估读到10-5mm。M1、M2背面各有3个螺钉可以用来粗调M1和M2的倾度,倾度的微调是通过调节水平微调和竖直微调螺丝来实现的。 -Ne激光器作为光源,激光通过扩束镜L汇聚成一个强度很高的点光源S,射向迈克尔逊干涉仪,点光源经平面镜M2、M2反射后,相当于由两个点光源S1ˊ和S2ˊ发出的相干光束。Sˊ是S的等效光源,是经半反射面A所成的虚像。S1′是S′经M1′所成的虚像。S2′是S′经M2所成的虚像。由图3可知,只要观察屏放在两点光源图2迈克尔逊干涉仪结构图图3点光源干涉光路图图4点光源产生等倾干涉条纹发出光波的重叠区域内,都能看到干涉现象,故这种干涉称为非定域干涉。如果M2与M1′严格平行,且把观察屏放在垂直于S1′和S2′的连线上,就能看到一组明暗相间的同心圆干涉环,其圆心位于S1′S2′轴线与屏的交点P0处,从图4可以看出P0处的光程差Δ=2d,屏上其它任意点P′或P″的光程差近似为??2dcos? 式中?为S2′射到P″点的光线与M2法线之间的夹角。当2d?cos??k?时,为明纹;当2d?cos??(2k?1)?/2时,为暗纹。由图4可以看出,以P0为圆心的圆环是从虚光源发出的倾角相同的光线干涉的结果,因此,称为“等倾干涉条纹”。由式可知?=0时光程差最大,即圆心P0处干(来自:写论文网:迈克尔逊干涉仪大学物理实验总结)涉环级次最高,越向边缘级次越低。当d增加时,干涉环中心级次将增高,条纹沿半径向外移动,即可看到干涉环从中心“冒”出;反之当d减小,干涉环向中心“缩”进去。由明纹条件可知,当干涉环中心为明纹时,Δ=2d=kλ。此时若移动M2N 式中?d为M2移动前后的位置读数差。实验中只要测出?d和N,即可由式求出??波长。 ;调节粗调手轮,使活动镜大致移至导轨30mm刻度处;调节倾度微调螺丝,使其拉簧松紧适中。然后使得激光管发射的激光束从分光板中央穿过,并垂直射向反射镜M1。装上观察屏,从屏上可以看到由M1、M2反射过来的两排光点。调节M1、M2背面的3个螺丝,使两排光点靠近,并使两个最亮的光点重合。这时M1与M2大致垂直。然后在激光管与分光板间加一扩束镜,同时调节倾度微调螺丝(15、16),即能从屏上看到一组弧形干涉条纹,再仔细调节倾度微调螺丝,当M1′与M2严格平行时,弧形条纹变成圆