文档介绍:迈克耳孙干涉仪实验报告
实验目的
1、了解迈克尔逊干涉仪的结构及工作原理,掌握其调试方法
2、学会观察非定域干涉、等倾干涉、等厚干涉及光源的时间相干性,空间相干性等重
要问题。
实验原理
迈克尔逊干涉仪的光路
迈克尔逊干涉仪有附近可能有不同的光程差。因此,用白光作光源 时,在』%、"匚两面的交线附近的中央条纹,可能是白色明条纹,也可能是暗条纹。在它 的两旁还有大致对称的有几条彩色的直线条纹,稍远就看不到干涉条纹了。
当光通过折射率为〃、厚度为/的均匀透明介质时,其光程比通过同厚度的空气要大 '(〃 —1)。在迈克尔逊干涉仪中,当白光的中央条纹出现在视场的中央后,如果在光路1中 加入一块折射率为〃、厚度为/的均匀薄玻璃片,由于光束1的往返,光束1和2在相遇时 所获得的附加光程差为:
△' = 2血-1) (7)
此时,若将乂镜向刀板方向移动一段距离A/2,^ ijl、2两光束在相遇时的光程差
又恢复至原样,这样,白光干涉的中央条纹将重新出现在视场中央。这时
= — = l(n — 1)
2 ' 7 (8)
根据式(8),测出”】镜前移的距离,如已知薄玻璃片的折射率〃,则可求其厚度/ ; 反之,如已知玻璃片的厚度/,则可求出其折射率"。
实验步骤 ,测量该激光的波长
1 .干涉仪的调节
打开激光器并调节其水平,使激光束大致垂直于'镜。在分束镜力与'*匕镜的延长线 上放置观察屏,可以看到屏上水平分布的两组光斑,每组光斑约有三个亮点,找出分别由
«镜反射的两个主亮点(其它一些较暗的光斑,调整时可不管它)。
转动手轮,尽量使二镜距分束镜力上半反射面"的距离相等。
粗调W镜,使W镜垂直于"镜。这时,在观察屏上能看到由w、"镜反射的激 光光斑,调节*%镜后面的螺钉(实验室已将‘村,镜面的法线调至与丝杠平行,实验时只能 调节"|镜),使其反射激光光斑的最亮点在观察屏上与*,镜反射的最亮点相重合。
光路的调节
在激光器和干涉仪之间加一扩束镜,使扩束后的光线照射在分束镜刀上。此时很容易 看到干涉条纹,继续调节透镜位置和镜后面的三个螺钉,使圆形干涉条纹的中心位于屏 上视场的中心。
利用*L镜台下的水平与垂直拉簧螺丝对*L镜作细微的调节,一边调节,一边上下或 左右移动眼睛检查,直到移动眼睛时看不到有圆环冒出或缩进为止,此时「村1、",两镜完 全垂直。
观察激光的等倾干涉花样
转动微动鼓轮,使",镜前后移动,改变,,从主尺上观察当镜所对应位置改变时 条纹的变化,如条纹的“冒出”和“缩进”、条纹的疏密、条纹间距与"的关系等。并选定较好 的而且干涉圆环疏密合适的区域作为测量区,准备进行测量。
测量He-Ne激光器光波波长
调节手轮与微动鼓轮对迈克尔逊干涉仪进行"校零”与"消空程”,记录初始读数。沿同一 方向转动微动鼓轮,同时注意数干涉条纹中心、"冒出”或"缩进”的条纹数,使条纹每冒出(或 缩进)50个圆环记录一次”]镜的位置,根据公式(3)处理数据,求出后与标准值
("—6328』)进行比较。
找到焦平面
向圆条纹陷入的方向调节M1直至圆条纹逐渐变为直条纹并开始反方向弯曲,记下条纹 既宽又直时M1的位置M10的大致范围。
***灯的定域干涉现象
让*匕位于‘*%0附近,