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实验17迈克尔逊干涉仪测波长.doc

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实验17迈克尔逊干涉仪测波长.doc

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实验17迈克尔逊干涉仪测波长.doc

文档介绍

文档介绍:一实验目的1)了解迈克尔逊干涉仪的结构;
2)掌握迈克尔逊干涉仪的结构;
3)观察光的等倾干涉现象并掌握波长的方法;
4)掌握逐差法处理数据。
二实验仪器He-Ne激光器、扩束透镜、迈克尔逊干涉仪
三实验原理迈克尔逊干涉仪的光学系一实验目的1)了解迈克尔逊干涉仪的结构;
2)掌握迈克尔逊干涉仪的结构;
3)观察光的等倾干涉现象并掌握波长的方法;
4)掌握逐差法处理数据。
二实验仪器He-Ne激光器、扩束透镜、迈克尔逊干涉仪
三实验原理迈克尔逊干涉仪的光学系统如图。它由分光板G、补偿板H、定反射镜M1和动反射镜M2组成。M1和M2互相垂直,分光板和补偿板是一对材料和外型完全相同的平板光学玻璃,它们相互平行并分别和M1、、M2成大致45度夹角,分光板的次数不同引起的光程差。来自点光源(或扩展光源)的光,入射到分光板上,分为强度相同的光线“1”和光线“2”的相干光,并分别由M1和M2反射后投射到光屏上(对于扩展光源用眼睛正对着观察)产生干涉现象。由于M1和M2垂直,可以等价地看成M2的虚象和M1形成一个厚度d为的空气隙,d的大小随M2的位置改变而改变,所以两光线的光程差可由下式确定:(1)
式中iˊ为光线“1”对M2的入射角。当d一定时,Δ由iˊ确定,iˊ相同的方向上光程差相等,形成了等倾干涉条纹。且满足:
k=0、1、2、3……(2)呈亮条纹,
k=0、1、2、3……(3)呈暗条纹。条纹呈明暗相间的同心环,这和牛顿环干涉条纹相似,但不同的是本同心环外侧干涉级别低,越靠圆心干涉级别越高。圆心干涉级别最高。现分析一下(2)式。对于第级亮条纹,有:(4)
当d增大时,为了保证(4)式仍成立ik‘必须也增大,即k级亮条纹往外扩大,反之,减小时,ik‘也必须减小,k级亮条纹往内缩小。特别地考虑iˊ=0(即圆心)处。满足:
(5)时为亮条纹。那么,d增大时,中心亮条纹的级别K增大,中心往外冒出亮条纹,d减小时,中心亮条纹级别减小,亮条纹往中心收进。每当d改变时,中心处就冒出或收进一个干涉条纹。当d改变时,中心处就冒出或收进n个干涉条纹。根据这种现象,可以测定光波波长。
假设动镜M2原在位置D1上,现移动M2的位置,同时观察并计算中心亮条纹冒出或收进的数目,当M2移至位置D2时,相应地冒出或收进的亮条纹数目N。就有:
四教学内容
调整He-Ne激光器所发的光线与定镜之间的光路垂直。
光斑重合的时候应该出现干涉图样。
放入扩束镜观察干涉条纹。
利用微调装置调整干涉条纹的中心位置。
动镜位置初读数的确定(先将细调手轮读数调为0,再将粗调手轮读数调为0,观察主尺读数)。
转动细调手轮直到干涉条纹能稳定地随细调手轮的变化而变化。
待干涉条纹随细调手轮的转动变化10次以上,记下此时动镜的位置。
继续按原方向转动细调手轮使干涉条纹变化50次,记下此时的读数作为一组数据,以后依此类推,总共记录16组数据。
用逐差法处理数据
八实验参考数据
本实验所