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迈克尔逊干涉仪测量光波的波长
班级::学号:实验日期:
一、实验目的
,掌握调节方法;
。
二、仪器及用具(名称、型号及主要参数)
迈克尔逊干涉仪,He-Ne激光器,透镜等
三、实验原理
迈克尔逊干涉仪原理如图所示。两平面
反射镜M、M、光源S和观察点E(或接收
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屏)四者北东西南各据一方。M、M相互垂
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直,M是固定的,M可沿导轨做精密移动。
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G和G是两块材料相同薄厚均匀相等的平
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行玻璃片。G的一个表面上镀有半透明的薄
1
银层或铝层,形成半反半透膜,可使入射光
分成强度基本相等的两束光,称G为分光
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板。G与G平行,以保证两束光在玻璃中所
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走的光程完全相等且与入射光的波长无关,保证仪器能够观察单、复色光的干涉。
可见G作为补偿光程用,故称之为补偿板。G、G与平面镜M、M倾斜成45°角。
21212
如上图所示一束光入射到G上,被G分为反射光和透射光,这两束光分别经
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M和M’反射后又沿原路返回,在分化板后表面分别被透射和反射,于E处相遇后
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成为相干光,可以产生干涉现象。图中M’是平面镜M由半反膜形成的虚像。观察
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者从E处去看,经M反射的光好像是从M’来的。因此干涉仪所产生的干涉和由平
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面M与M’之间的空气薄膜所产生的干涉是完全一样的,在讨论干涉条纹的形成时,
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只需考察M和M两个面所形成的空气薄膜即可。两面相互平行可到面光源在无穷远
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处产生的等倾干涉,两面有小的夹角可得到面光源在空气膜近处形成的等厚干涉。
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..
若光源是点光源,则上述两种情况均可在空间形成非定域干涉。设M和M’之间的
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距离为d,则它们所形成的空气薄膜造成的相干光的光程差近似用下式表示
2dcosi
若M与M平行,则各处d相同,可得等倾干涉。系统具有轴对称不变性,故屏
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E上的干涉条纹应为一组同心圆环,圆心处对应的光程差最大且等于2d,d越大圆环
越密。反之中心圆斑变大、圆环变疏。若d增加,则中心“冒出”一个条纹,反之d
减小,则中心“缩进”一个条纹。故干涉条纹在中心处“冒出”或“缩进”的个数N
与d的变化量△d之间有下列关系
dN即λ=2△d
2N
根据该关系式就可测量光波波长λ或长度△d。
四、实验步骤及操作
“开始实验”
。(抓图)
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..
:由测量波长关系式可知,λ是以定值,平移M来改变d,观察等倾圆环条纹
1
的变化规律并记录。每“冒出”或“缩进”50个圆环(中央亮斑最大)记录一次M
1
镜的位置,连续9次,用逐差法处理实验数据。(抓图)
五、数据记录及处理
表1平面镜M1位置变化测量
条纹的吞吐数N050100150200
1
d/
i
条纹的吞吐数N250300350400450
2
d/
i+5
△N=N-N250250250250250
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△d=(d-d)/5/mm-----
ii+5i
△(△d)=△d-△𝐝/
ii
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由上表知|△d|==250
U=*10-6m
A
U=*10-6m
B
∴U=*10-6m
△d
∴U=2U/N=
λΔd
计算平均值λ=(2△d)/N=
根据标准值λ=
标
百分相对误差:
E=(|λ-λ|)/λ×100%=(|-|)/×100%=%
标标
∴λ=(+)nm
六、回答预****思考题
-Ne激光波长时,要求n尽可能大,这是为什么?对测得的数据应采用什么方法
进行处理?
答:n越大所测得的波长的精确度就越高,对实验测得的数据采用逐差法进行处理。
,如果把干涉仪中的补偿板B去掉,会影响到哪些测量?哪些测
量不受影响?
答:补偿板有两个作用,其一是补偿光程,其二是消色差,且最主要作用为消色差。补
偿板B的作用是使光程差仅由M、M的位置决定,若去掉B,那么光程差还受到平行板厚度、
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倾角、折射率等因素的影响。综合分析可以知道,这样的话会使各个刻度的测量带来影响,
而对于圆环数N则没有影响。
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