大学物理实验之迈克尔逊干涉仪的调整与应用方法及步骤详解.doc
9页1、迈克尔逊干涉实验实验前请认真阅读本要点:(1)听完课后,同学们结合仪器请仔细阅读教材的相关内容,特别是P189的干涉仪光路图(图5-61)、P191公式(5-123、5-124)的由来及应用、P193至P194的仪器说明与练习一。测量固体试件的线膨胀系数还要阅读教材的P136与P138的实验内容1。注:迈克尔逊干涉仪有仿真实验,同学们可以在实验之前用其进行预习。仿真实验位于:桌面大学物理仿真实验大学物理仿真实验 v2.0(第二部分),其中大学物理仿真实验 v2.0(第二部分).exe为正式版,大学物理仿真实验示教版 v2.0(第二部分).exe为示教版,同学们在使用之前可先看示教版。(2)实验内容1)掌握迈克尔逊干涉仪的调节方法,并记录位置改变时干涉条纹的变化,如条纹的“冒出”和“缩进”、条纹的疏密、条纹间距与“空气薄膜”的关系等。2)根据逐差法的要求确定如何合理测量数据,规范记录实验数据及已知参数等。3)拟定利用迈克尔逊干涉仪测量透明薄片的折射率(厚度)的实验方案,并利用仿真实验来验证实验方案。4)(选做)利用仿真实验测量测量钠光的波长、钠黄光双线的波长差、钠光的相干长度等。(3)阅
2、读F盘上的数据处理文件(迈克尔逊干涉仪的调整与应用数据处理、线膨胀系数测量数据处理(据环数记温度)、线膨胀系数测量数据处理(据温度记环数)),了解需测量的数据要求(处理需用逐差法),确定如何进行数据测量。根据需测量的数据,在实验仪器上进行预测量与观察相应的实验现象,即先测量一小部份数据,弄清测量的重点与难点,确定测量方法,然后进行正式测量。(4)测波长与测线膨胀系数的主要调节方法是一样的,需掌握迈克尔逊干涉光路的调节方法,并了解干涉条纹的变化情况,如条纹的“冒出”和“缩进”、条纹的疏密、条纹间距与“空气薄膜”的关系等。(一些问题详见 附录4 疑难解答)测量He-Ne激光的波长的同学还要掌握如何正确使用读数结构(包括如何读数、校零、消空程等)。测量固体试件的线膨胀系数的同学还要掌握如何正确进行控温(详见38的实验内容1)。(5)测波长的同学(后十位同学)需每冒出(或缩进)50环,读一次镜的位置,至少连续测8组,将数据填入表格,并观察其实验现象。测线膨胀系数的同学(前十位同学)可以采用按升高(降低)一定的温度(例如2)测量试件伸长量的方法(采用逐差法)进行测量,要求连续测量8组;也可以采用
3、按试件一定的伸长量(例如由20个干涉环变化算出的光程差),测出所需升高(降低)温度的方法进行测量,要求连续测量8组。 注:测波长或测线膨胀系数只需做其中之一,但两个实验都需要掌握;请注意数据处理文件(迈克尔逊干涉仪的调整与应用数据处理、线膨胀系数测量数据处理(据环数记温度)、线膨胀系数测量数据处理(据温度记环数))。(6)将所测量数据输入相应的数据处理文件(位于F盘,共有迈克尔逊干涉仪的调整与应用数据处理、线膨胀系数测量数据处理(据环数记温度)、线膨胀系数测量数据处理(据温度记环数)三个文件),不要关闭文件,让老师检查数据是否合格。(7)数据合格后重新用新报告纸按要求记录所测数据(并记录其标准值或参考值,详见附录1 数据记录要求),将原始数据与仪器使用登记本一并让老师签字,并了解如何处理所测数据(详见附录2 数据处理要求)及逐差法相关知识(附录3 逐差法处理实验数据);(8)在预习报告后根据实际实验加上实验内容、实验步骤;(9)重新对仪器进行调节,熟悉调节要点,并观察相应的实验现象,掌握迈克尔逊干涉仪及线膨胀系数测定仪的调节与使用;(10)掌握迈克尔逊干涉仪仿真实验的使用,并利用其进行
4、复习及进行实验,注意“迈克尔逊干涉仪(仿真实验演示).swf”文件(可以回去再做)。(11)拟定利用迈克尔逊干涉仪测量透明薄片的折射率(厚度)的实验方案,并利用仿真实验来验证实验方案(可以回去再做)。(12)(选做)利用仿真实验测量测量钠光的波长、钠黄光双线的波长差、钠光的相干长度等(可以回去再做)。(13)完成相应实验并数据通过后,请收拾好仪器,整理好桌面,关好计算机才能离开实验室,值日生请整理好实验室仪器并打扫卫生重才能离开实验室。附录1 数据记录要求注:要求使用空白实验报告纸记录实验数据,不能使用铅笔,不能有涂改。实验名称:实验地点:仪器号数:课号:实验时间:姓名:学号:一、迈克尔逊干涉仪测量He-Ne激光的波长(测量固体试件的线膨胀系数)1、记录已知参数,并记录相应的实验现象2、自拟表格记录所测量数据3、记录所测量数据的相应结果(结果、准确度、精确度等),用以参考。二、拟定利用迈克尔逊干涉仪测量透明薄片的折射率(厚度)的实验方案,要求如下:1、简洁明了的实验原理、公式与实验现象2、根据1写出实验方案,要有关键的实验要点及相应实验现象说明3、确定实验方案的数据测量量,拟定数据记录
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