迈克尔逊干涉实验报告20111.doc

实验报告 迈克尔逊干涉实验一 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H -N激光器、扩束透镜、迈克尔逊干涉仪e e三 实验原理Ml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M］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M］、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M］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M］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：△ = 2 dCos i (1)式中i‘为光线T”对M2的入射角当d 一定时，A由r确定，r相同的方向上 光程差相等，形成了等倾干涉条纹且满足：2dCosif = k九 k=0、1、2、3 (2)呈亮条纹：九2d C ois = (2k + 1)yk=0、 1、 2、 33)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：2dCosi‘ = k九 (4)k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k之,减小时，ik‘也必须减小，k级亮条纹往内缩小特别地考虑i'=0(即圆心)处 k满足：2 d = k 九 (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九减小时，中心亮条纹级别减小，亮条纹往中心收进每当d改变—时，中心处就冒九出或收进一个干涉条纹当d改变n 2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D］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： N・；二 D2 - DJ2 D — D九= 2 1 (6)N四、实验步骤1、 移开扩束透镜，打开激光器电源使出射激光，调节激光方向使入射光与反射光 重合2、 观察由 M1 和 M2 反射到屏上或墙上的两组光点，反复调节背面三个螺丝，使 M1反射的光点和M2反射的光点一一对应重合。

3、 把扩束透镜置于激光束中使激光扩束后投射到分光板上，调节光照位置直到观 察到屏上有同心圆4、 转动微动手轮观察干涉图样的变化情况，顺时针或反时针转动，观察干涉图样 中心冒出或收入的情况五、数据记录及处理NDN(mm)MDM(mm)DM-DN(mm)1044.9945541044.866920.127636044.9783546044.851090.1272611044.9624251044.835250.1271316044.9465556044.819580.1269721044.9307261044.803700.1270226044.9145066044.787650.1268531044.8986571044.771750.1269036044.8828076044.755850.12695D — D = 0.12709 ； S=2.384X10-4 ； SC8=4.44X 10-4M N 8 经查0. 12763是坏值，剔除它； 重新算平均值：(D — D )' = 0.12701； S‘=1.31X10-4； S‘C7=2.36X 10-4 M N 7经查0.12726是坏值，剔除它； 重新算平均值：(D — D )" = 0.12697 ； S〃 =8.93X10-5； S〃C=1.6X10-4M N 6无坏值，所以-2(DM -D J2 x 0.12697 x 10-3400=6.3485 x 10-7(m)Am=0.0001mm ；1.213 x 10 -50.12697二 0.010%u(D — D )M N ；(D — D )MNU =E 九=6.3485x 10-7 x0.010% = 7x 10-11 = 0.0007x 10-7mk = k± u =(6.3485 土 0.0007)x 10 -7 mE 二 0.010%六 注意事项1 、 使用干涉仪时不要使工作台震动；2、 切勿用手或其他物品触摸其光学表面3、 切勿正对着光学表面讲话。