迈克耳逊干涉仪的调整和使用及测空气折射率.ppt

迈克尔孙干涉仪的调迈克尔孙干涉仪的调节和使用及测空气折节和使用及测空气折射率射率大连大学环境与化学工程学院大连大学环境与化学工程学院化工化工082：代文：代文目目 录录                一一.   背景知识介绍背景知识介绍         二二.   实实 验验 目目 的的        三三.   实实 验验 原原 理理        四四.   实实 验验 内内 容容        五五.   注注 意意 事事 项项         六六.   实验数据及处理实验数据及处理 迈克耳孙迈克耳孙（（A.A.Michelson）） 美籍德国人美籍德国人背景知识介绍背景知识介绍Ø迈克尔孙干涉仪在科学发展史上起了很大的作用;Ø著名的迈克尔孙干涉实验否定了“以太”的存在;Ø发现了真空中的光速为恒定值，为爱因斯坦的相对论奠定了基础;Ø迈克尔孙于1907年获得了诺贝尔物理学奖 实实 验验 目目 的的了解迈克尔孙干涉仪的结构和工作原理，了解迈克尔孙干涉仪的结构和工作原理，掌握其调节和使用方法掌握其调节和使用方法学习一种测量气体折射率的方法学习一种测量气体折射率的方法学习迈克尔孙干涉仪测定波长的方法。

学习迈克尔孙干涉仪测定波长的方法实实 验验 原原 理理Ø迈克尔孙干涉仪的结构与光路迈克尔孙干涉仪的结构与光路Ø迈克尔孙干涉仪的调节与读数方法迈克尔孙干涉仪的调节与读数方法M1M2EG2G1S11 22 半透半反膜半透半反膜M1和和M2是精密磨光的平面反射镜，是精密磨光的平面反射镜，分别装在相互垂直的两臂上，分别装在相互垂直的两臂上，M2固定，固定， M1而可通过精密丝杆而可通过精密丝杆沿臂长的方向移动沿臂长的方向移动G1和和G2是两块完全相同的玻璃板是两块完全相同的玻璃板G2被称为补偿板，是为了使光束被称为补偿板，是为了使光束2也同光束也同光束1一样地一样地三次通过玻璃板，以保证两光束间的光程差不致过大三次通过玻璃板，以保证两光束间的光程差不致过大M1和和M2与与G1和和G2 成成45°角倾斜安装角倾斜安装在在G1的后表面上镀有半透明的银膜，的后表面上镀有半透明的银膜，能使入射光分为振幅相等的反射光和透射光能使入射光分为振幅相等的反射光和透射光实验原理实验原理实验原理实验原理————迈克尔孙干涉仪的结构与光路迈克尔孙干涉仪的结构与光路迈克尔孙干涉仪的结构与光路迈克尔孙干涉仪的结构与光路M1M2EG2G1S11 22 半透半反膜半透半反膜实验原理实验原理实验原理实验原理————迈克尔孙干涉仪的结构与光路迈克尔孙干涉仪的结构与光路迈克尔孙干涉仪的结构与光路迈克尔孙干涉仪的结构与光路由于由于G1银膜的反射，银膜的反射，使在使在M1 附近形成附近形成M2的一个虚像的一个虚像M2′当调节当调节M2使使M1与与M2相互精确地垂直，相互精确地垂直，在屏幕上可观察到圆形的等倾条纹在屏幕上可观察到圆形的等倾条纹因此光束因此光束1 和光束和光束2 的干涉的干涉等效于由等效于由M1 和和M2′之间之间空气薄膜产生的干涉空气薄膜产生的干涉φφφφSdCAB12DM1M2'光程差：光程差：实验原理实验原理实验原理实验原理————迈克尔孙干涉仪的结构与光路迈克尔孙干涉仪的结构与光路迈克尔孙干涉仪的结构与光路迈克尔孙干涉仪的结构与光路当当测波长：测波长：实验原理实验原理实验原理实验原理————干涉条纹干涉条纹干涉条纹干涉条纹实验原理实验原理实验原理实验原理————仪器调节与读数方法仪器调节与读数方法仪器调节与读数方法仪器调节与读数方法光源定镜M2动镜M1玻璃板G1玻璃板G2主尺粗调手轮观测屏底座读数窗口微调手轮实验原理实验原理实验原理实验原理————仪器调节与读数方法仪器调节与读数方法仪器调节与读数方法仪器调节与读数方法M1在导轨上由粗动手轮和微动手轮的转动而前后移动。

M1位置的读数为：××.□□△△△ (mm)××在mm刻度尺上读出粗动手轮：每转一圈可动全反镜移动1mm，读数窗口内刻度盘转动一圈共100个小格，每小格为0.01mm，□□由读数窗口内刻度盘读出微动手轮：每转一圈读数窗口内刻度盘转动一格，即M1移动0.01mm，微动手轮有100格，每格0.0001mm，还可估读下一位△△△由微动手轮上刻度读出注意螺距差的影响 主尺主尺粗动手轮读数窗口粗动手轮读数窗口微动手轮微动手轮最后读数为：最后读数为：33.52246mm33.52246mm实验原理实验原理实验原理实验原理————仪器调节与读数方法仪器调节与读数方法仪器调节与读数方法仪器调节与读数方法实实 验验 内内 容容调节迈克尔孙干涉仪，观察等倾干调节迈克尔孙干涉仪，观察等倾干涉条纹涉条纹测氦氖激光的波长测氦氖激光的波长注注 意意 事事 项项u为了使测量结果正确，必须避免引入空程，应将手轮按原方向转几圈，直到干涉条纹开始均匀移动后，才可测量Ø迈克耳孙干涉仪是精密光学仪器，绝对不能用手去触摸各光学元件，也不许用任何东西擦拭Ø不可动的部件：动镜后部的螺钉、动镜Ø需要调节的部件：光源、定镜螺钉（2粗调 2细调）、粗动手轮与微动手轮u在操作时应注意安全，不要让激光直射入人眼，以防烧伤眼睛。

光纤易断，不可压折实验数据及处理实验数据及处理1.   数据表格2.   数据处理3.   结果分析数据表格d0/mmd1/mmd2/mmd3/mm50.4822550.5004550.5174050.53518d4/mmd5/mmd6/mmd7/mm50.5521550.5697550.5864250.60455固定固定“冒出冒出”（或（或“消失消失”）的干涉条纹数）的干涉条纹数N=50测测He-Ne激光的波长数据表格激光的波长数据表格数据处理lΔd1=d4-d0=50.55215-50.48225=0.06990mmlΔd2=d5-d1=50.56975-50.50045=0.06930mmlΔd3=d6-d2=50.58642-50.51740=0.06902mmlΔd4=d7-d3=50.60455-50.53518=0.06937mmlΔd平= (Δd1+Δd2+Δd3+Δd4) =0.06940mm结果分析查的文献值查的文献值n空气空气=1.00102 相对误差相对误差>0.02%  原因如下原因如下 ：： 1.在实验时氦氖激光只能做到在实验时氦氖激光只能做到与与 镜大体平行、与镜大体平行、与 镜大体垂镜大体垂直，所以说会与理论上推导直，所以说会与理论上推导出来的公式有一定的误差出来的公式有一定的误差     2.大小鼓轮反转而引进的空大小鼓轮反转而引进的空转误差，在每次测量必须转误差，在每次测量必须沿同一方向旋转转盘，不沿同一方向旋转转盘，不得中途倒退得中途倒退    3. 因为条纹中心冒出（或陷入）因为条纹中心冒出（或陷入）时，条纹数容易数错，得到的时，条纹数容易数错，得到的读数容易产生误差。

所以在调读数容易产生误差所以在调节和测量过程中，一定要非常节和测量过程中，一定要非常细心和耐心，转盘的转动要慢细心和耐心，转盘的转动要慢。