迈克耳孙干涉仪实验报告

实验目的：

1）学会使用迈克尔逊干预仪

2）观察等倾、等厚和非定域干预现象

3）测量氦氖激光的波长和钠光双线的波长差。

实验仪器：

氦氖激光光源、钠光灯、迈克尔逊干预仪、毛玻璃屏

实验原理：

1：迈克尔逊干预仪的原理：

迈克尔逊干预仪的光路图如下图，光源S出发的光经过称。45放置的反面镀银的半透玻璃板1P被分成互相垂直的强度几乎相等的两束光，光路1通过1M镜反射并再次通过1P照射在观察平面E上，光路2通过厚度、折射率与1P相同的玻璃板2P后由2M镜反射再次通过2P并由1P反面的反射层反射照射在观察平面E上。图中平行于1M的'2M是2M经1P反射所成的虚像，即1P到2M与1P到'2M的光程距离相等，故从1P到2M的光路可用1P到'2M等价替代。这样可以认为1M与'2M之间形成了一个空气间隙，这个空气间隙的厚度可以通过移动1M完成，空气间隙的夹角可以通过改变1M镜或2M镜的角度实现。当1M与'2M平行时可以在观察平面E处观察到等倾干预现象，当1M与'2M有一定的夹角时可以在观察平面E处观察到等厚干预现象。

2：激光器激光波长测量原理：

由等倾干预条纹的特点，当θ =0 时的光程差δ 最大，即圆心所对应的干 涉级别最高。转动手轮移动 M1，当 d 增加时，相当 于增大了和 k 相应的θ 角 ，可以看到圆 环一个个从中心“冒出” ；假设 d 减小时，圆环逐渐 缩小，最后“淹没”在中心处。 每“冒”出或“缩”进一个干预环，相应的光程差改变了一个波长，也就是 M 与M ’之间距离 变化了半个波长。 假设将 M与 M ’之间距离改变了△d 时，观察到 N 个干预环变化，则△d=N𝜆2 由此可测单色光的波长。

3：钠光双线波长差的测定：

在使用迈克尔逊干预仪观察低压钠黄灯双线的等倾干预条纹时，可以看到随着动镜1M的移动，条纹本身出现了由清晰到模糊再到清晰的周期性变化，即反衬度从最大到最小再到最大的周期性变化，利用这一特性，可测量钠光双线波长差，对于等倾干预而言，波长差的计算公式为：Δλ=2𝜆−2Δ𝑑

迈克尔逊干涉仪,实验报告 迈克尔孙干涉仪实验报告 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 1. 迈克尔逊干涉仪的光路 迈克尔逊干涉仪有多种多样的形式，其基本光路如图5.16.1 所示。从光源束光，在分束镜束1射出 的半反射面 发出的一 上被分成光强近似相等的反射光束1和透射光束2。反射光 ；光束2经过补偿板 投向反射镜 ，反 后投向反射镜，反射回来再穿过 射回来再通过，在半反射面上反射。于是，这两束相干光在空间相遇并产生干涉，通 过望远镜或人眼可以观察到干涉条纹。 补偿板 的材料和厚度都和分束镜

相同，并且与分束镜 平行放置，其作用是为了 补偿反射光束1因在中往返两次所多走的光(来自: 写 论文网:迈克尔逊干涉仪,实验报告)程，使干涉仪对不同波长的光可以同时满足等 光程的要求。 2. 等倾干涉图样 (1) 产生等倾干涉的等效光路 如图2所示（图中没有绘出补偿板外，还可以看到 镜经分束镜 ），观察者自 点向 镜看去，除直接看到 镜 的半反射面 和 反射的像。这样，在观察者看来，两 相干光束好象是由同一束光分别经涉仪所产生的干涉花样与形成时，只要考虑 、 、 反射而来的。因此从光学上来说，迈克尔逊干

间的空气层所产生的干涉是一样的，在讨论干涉条纹的 两个面和它们之间的空气层就可以了。 、 和观察屏的相 所以说，迈克尔逊干涉仪的干涉情况即干涉图像是由光源以及对配置来决定的。 (2) 等倾干涉图样的形成与单色光波长的测量 当 和 镜垂直于 镜时， 与 相互平行，相距为 。若光束以同一倾角入射在 作 垂直于光 上，反射后形成1和两束相互平行的相干光，如图3所示。过 线。因和之间为空气层，，则两光束的光程差为 所以 当 固定时，由（1）式可以看出在倾角 （1） 相等的方向上两相干光束的光程差

实验目的：

1）学会使用迈克尔逊干涉仪

2）观察等倾、等厚和非定域干涉现象

3）测量氦氖激光的波长和钠光双线的波长差。

实验仪器：

氦氖激光光源、钠光灯、迈克尔逊干涉仪、毛玻璃屏

实验原理：

1：迈克尔逊干涉仪的原理：

迈克尔逊干涉仪的光路图如图所示，光源S出发的光经过称。45放置的背面镀银的半透玻璃板1P被分成互相垂直的强度几乎相等的两束光，光路1通过1M镜反射并再次通过1P照射在观察平面E上，光路2通过厚度、折射率与1P相同的玻璃板2P后由2M镜反射再次通过2P并由1P背面的反射层反射照射在观察平面E上。图中平行于1M的'2M是2M经1P反射所成的虚像，即1P到2M与1P到'2M的光程距离相等，故从1P到2M的光路可用1P到'2M等价替代。这样可以认为1M与'2M之间形成了一个空气间隙，这个空气间隙的厚度可以通过移动1M完成，空气间隙的夹角可以通过改变1M镜或2M镜的角度实现。当1M与'2M平行时可以在观察平面E处观察到等倾干涉现象，当1M与'2M有一定的夹角时可以在观察平面E处观察到等厚干涉现象。

2：激光器激光波长测量原理：

由等倾干涉条纹的特点，当θ =0 时的光程差δ 最大，即圆心所对应的干 涉级别最高。转动手轮移动 M1，当 d 增加时，相当 于增大了和 k 相应的θ 角 ，可以看到圆 环一个个从中心“冒出” ；若 d 减小时，圆环逐渐 缩小，最后“淹没”在中心处。 每“冒”出或“缩”进一个干涉环，相应的光程差改变了一个波长，也就是 M 与M ’之间距离 变化了半个波长。 若将 M与 M ’之间距离改变了△d 时，观察到 N 个干涉环变化，则△d=N𝜆2 由此可测单色光的波长。

3：钠光双线波长差的测定：

在使用迈克尔逊干涉仪观察低压钠黄灯双线的等倾干涉条纹时，可以看到随着动镜1M的移动，条纹本身出现了由清晰到模糊再到清晰的周期性变化，即反衬度从最大到最小再到最大的周期性变化，利用这一特性，可测量钠光双线波长差，对于等倾干涉而言，波长差的计算公式为：Δλ=2𝜆−2Δ𝑑

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实验预习与原始数据记录

一、原理简述

1．迈克耳孙干涉仪的结构和原理：

A和B为材料、厚度完全相同的平行板，A的一面镀上半反射膜，𝑀1、𝑀2为平面反射镜，𝑀2是固定的，𝑀1和精密丝杆相连，使其可前后移动，最小读数为10−4mm，可估计到10−5mm，𝑀1和𝑀2后各有几个小螺丝可调节其方位。

2．透明薄片折射率(或厚度)的测量：

(1). 白光干涉条纹

干涉条纹的明暗决定于光程差与波长的关系，用白光光源，只有在d=0的附近才能在𝑀1、𝑀2′交线处看到干涉条纹，这时对各种光的波长来说，其光程差均为 λ/2(反射时附加 λ/2)，故产生直线黑褐色纹，即所谓的中央条纹，两旁有对称分布的彩色条纹。

(2)固体透明薄片折射率或厚度的测定

当视场中出现中央条纹之后，在𝑀1与A之间放入折射率为n、厚度为l的透明物体，则此时程差要比原来增大∆L=2l(n−1)，因而中央条纹移出视场范围，如果将𝑀1向A前移d，使d=∆L/2，则中央条纹会重新出现，测出d及l，可由下式d=l(n−l)求出折射率n。

二、预习中的问题列举

自误差的主要来源是什么？

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三、原始数据记录

表1 中心每“生成”或“吞进”30个干涉条纹M1镜的位置

测量编号 1 2 3 4 5 6

D(mm) 29.84000 29.85000 29.85940 29.86650 29.87650 29.88595

测量编号 1 2

3

ΔD(mm) 0.02650 0.02650 0.02655

表2 条纹从不可见到次不可见时M1的位置读数

测量编号 1 2 3 4

D(mm) 29.90320 30.19525 30.48238 30.77710

测量编号 1 2

ΔD(mm) 0.57918 0.58185

将中央黑褐纹移到中间，M1的位置(mm)=30.89650

放置玻璃薄片，再将中央黑褐纹移动至中心，M1的位置(mm)=30.89100