文档介绍：北京航空航天大学物理研究性实验报告光的分振幅干涉:迈克尔逊干涉第一作者:14071150苟震宇所在院系:机械工程及自动化学院第二作者:14071148许天亮所在院系:机械工程及自动化学院-1-光的分振幅干涉:迈克尔逊干涉14071150苟震宇14071148许天亮目 ┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄15-2-光的分振幅干涉:, 利用该仪器可以精确地测量单色光的波长,但是往往由于实验过程中调节仪器和测量计数时的失误, 可能会导致较大的误差。本研究性实验报告以迈克尔逊干涉为实验依托,阐述实验原理及实验步骤,然后进行数据采集和数据处理, 对误差的来源进行了详细的分析。 最后对实验过程进行反思。,从光源S发出的一束光射在分束板G1上,将光束分为两部分:一部分从G1半反射膜处反射,射向平面镜M2;另一部分从G1透射,射向平面镜M1。因G1和全反射平面镜M1、M2均成45°角,所以两束光均垂直射到M1、M2上。从M2反射回来的光,透过半反射膜;从M2反射回来的光,为半反射膜反射。二者汇集成一束光,在E处即可观察到干涉条纹。光路中另一平行平板G2与G1平行,其材料厚度与G1完全相同,以补偿两束光的光程差,称为补偿板。反射镜M1是固定的,M2在精密导轨上前后移动,以改变两束光之间的光程差。M1,、M2后面各有三个螺钉来调节平面镜的方位,M1的下方还附有两个方向互相垂直的弹簧,松紧他们,能使M1支架产生微小变形,以便精确地调节M1。在图1所示的光路中,M1’是M1被P1半反射膜反射所形成的虚像。 对观察者而言,两相干光束等价于从 M1’和M2反射而来,迈克尔逊干涉仪所产生的干涉花纹就如同M1’与M2之间的空气膜所产生的干涉花纹一样。 若M1’、M2平行,则可视作折射率相同、夹角恒定的楔形薄膜。-3-光的分振幅干涉:迈克尔逊干涉14071150苟震宇14071148许天亮(2)单色电光源的非定域干涉条纹M2 ’平行M1且相距为d。点光源S发出的一束光,M2’来说,正如S’处发出的光一样,即SG=S’G;而对于在E处的观察者来说,由于M2的镜面反射,S’点光源如同处在位置S2处一样,即S’M2=M2S2。又由于半反射膜G的作用,M1的位置如处于M1’的位置一样。同样对E处的观测者,点光源S如处于S1处。所以处的观察者所观察到的干涉条纹犹如虚光源 S1、S2发出的球面波,它们在空间处处相干,把观察屏放在空间不同位置处,都看见恶意看到干涉花样,所以这一干涉是非定域干涉。如果把观察屏放在垂直于S1、S2连线的位置上,则可以看到一组同心圆,而圆心就是S1、S2连线与屏的焦点E。设在E处(ES2=L)的观察屏上,离中心E点远处有一点P,EP的距离为R,则两束光的光程差为:L(L2d)2R2L2R2L>>d时,展开上式并略去 d2/L2,则有L 2Ld/ L2 R2 2dcos式中φ是圆形干涉条纹的倾角。所以亮纹条件为2dcosk(k1,2,3...)由上式可见,点光源圆形非定域干涉条纹有以下特点:-4-光的分振幅干涉:迈克尔逊干涉14071150苟震宇14071148许天亮当d、λ一定时,角相同的所有光线的光程差相同,所以干涉情况也完全相同;对应于同一级次,形成以光轴为圆心的同心圆系。当d、λ一定时,如φ=0,干涉圆环就在同心圆环中心处,其光程差?λ=2d为最大值,根据明纹条件,其 k也为最高级数。如φ≠0,φ角越大,cosφ越小,k值也就越小,即对应的干涉圆环越靠外,其级次 k也越低。当k、λ一定时,如果d逐渐减小,则cosφ将增大,即φ角逐渐减小。也就是说,同一k级条纹,当d减小时,该级圆环半径减小,看到的现象是干涉圆环内吞:如果d逐渐增大,同理,看到的现象是干涉圆环外扩。对于中央条纹,若内缩或外扩N次,则光程差变化为2?d=Nλ。式中,?d为d的变化量,所以有:=2?d/N设φ=0时最高级次为,则:k0=2d/λ同时在能观察到干涉条纹的视场内, 最外层