试验15迈克耳逊干涉仪使用
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迈克耳孙干涉仪的调节和使用实验报告大家好,今天我要给大家分享一下我最近做的一次实验——迈克耳孙干涉仪的调节和使用。
这次实验可真是让我大开眼界,原来科学实验可以如此有趣!好了,废话不多说,让我们开始吧!我要给大家介绍一下迈克耳孙干涉仪是什么。
迈克耳孙干涉仪是一种利用光的干涉现象来测量物体长度的仪器。
它的主要原理是:当两束光波相遇时,如果它们的光程差相等,那么它们就会发生相长干涉;如果它们的光程差相差半个波长,那么它们就会发生相消干涉。
通过测量干涉条纹的形态和位置,我们就可以计算出物体的长度。
接下来,我要给大家讲解一下实验的具体步骤。
我们需要准备两台迈克耳孙干涉仪,一台作为基准仪,另一台作为待测仪。
然后,我们需要将待测仪放置在一个已知长度的标准尺上。
这时,我们就可以开始调节基准仪了。
具体方法是:用一个已知长度的标准尺放在待测仪和基准仪之间,然后调整基准仪的高度和角度,使得两台干涉仪的光程差为半个波长。
这样一来,干涉条纹就会出现在标准尺上。
接下来,我们只需要观察干涉条纹的位置和形态,就可以计算出待测仪的长度了。
在实验过程中,我遇到了一些有趣的问题。
比如说,当我第一次调整基准仪的时候,总是调不好。
后来我才发现,原来是我没有注意观察干涉条纹的变化。
原来,只有在干涉条纹稳定后,我们才能准确地测量出待测仪的长度。
这让我深刻地体会到了“熟能生巧”的道理。
我还发现了一个有趣的现象。
那就是,当我把待测仪移动到不同位置时,干涉条纹的位置和形态都会发生变化。
这让我想到了那句老话:“人生就像一场戏,每天都有新花样。
”在这个世界上,没有什么是一成不变的,我们要学会适应变化,才能不断地进步。
总的来说,这次迈克耳孙干涉仪的实验让我收获颇丰。
我不仅学会了如何调节和使用干涉仪,还体会到了科学实验的乐趣。
我相信,只要我们用心去探索,就一定能够揭开自然界的神秘面纱。
我要感谢我的老师和同学们的支持和帮助,是你们让我在这个实验中取得了成功。
迈克尔逊干涉仪的调节及使用一.实验目的(1)了解迈克尔逊干涉仪的光学结构及干涉原理,学习其调节和使用方法;(2)学习一种测定光波波长的方法,加深对等倾、等厚干涉的理解。
二. 实验仪器迈克尔逊干涉仪、He-Ne激光器、白炽灯等。
三.实验原理迈克尔逊干涉仪是l883年美国物理学家迈克尔逊(A.A.Michelson)和莫雷(E.W.Morley)合作,为研究“以太漂移实验而设计制造出来的精密光学仪器。
用它可以高度准确地测定微小长度、光的波长、透明体的折射率等。
后人利用该仪器的原理,研究出了多种专用干涉仪,这些干涉仪在近代物理和近代计量技术中被广泛应用。
1.干涉仪的光学结构迈克尔逊干涉仪的光路和结构如图3-16-1与3-16-2所示。
M1、M2是一对精密磨光的平面反射镜,M1的位置是固定的,M2可沿导轨前后移动。
G1、G2是厚度和折射率都完全相同的一对平行玻璃板,与M1、M2均成45°角。
G1的一个表面镀有半反射、半透射膜A,使射到其上的光线分为光强度差不多相等的反射光和透射光;G1称为分光板。
当光照到G1上时,在半透膜上分成相互垂直的两束光,透射光(1)射到M1,经M1反射后,透过G2,在G1的半透膜上反射后射向E;反射光(2)射到M2,经M2反射后,透过G1射向E。
由于光线(2)前后共通过G1三次,而光线(1)只通过G1一次,有了G2,它们在玻璃中的光程便相等了,于是计算这两束光的光程差时,只需计算两束光在空气中的光程差就可以了,所以G2称为补偿板。
当观察者从E处向G1看去时,除直接看到M2外还看到M1的像M1ˊ。
于是(1)、(2)两束光如同从M2与M1ˊ反射来的,因此迈克尔逊Array干涉仪中所产生的干涉和M1´~M2间“形成”的空气薄膜的干涉等效。
反射镜M2的移动采用蜗轮蜗杆传动系统,转动粗调手轮(2)可以实现粗调。
M2移动距离的毫米数可在机体侧面的毫米刻度尺(5)上读得。
迈克耳孙干涉仪的调整与使用技巧迈克耳孙干涉仪(Michelson interferometer)是一种常用的光学仪器,广泛应用于光学测量、干涉实验等领域。
正确的调整和使用迈克耳孙干涉仪对于获得准确的实验结果至关重要。
本文将介绍迈克耳孙干涉仪的调整方法以及使用技巧,帮助读者更好地理解和应用这一仪器。
1. 干涉仪的基本原理迈克耳孙干涉仪是利用光的干涉原理进行测量的仪器。
它由两束光线沿不同路径传播后再次叠加产生干涉,通过观察干涉图案的变化可以获得有关样品或光源的信息。
2. 调整干涉仪的步骤(1)准备工作在调整迈克耳孙干涉仪之前,首先要确保仪器和光源的完好和稳定。
检查干涉仪的光学元件是否清洁,光源是否稳定,确保能够获得高质量的干涉图案。
(2)调整光路通过调整迈克耳孙干涉仪的光路,使得两束光相干,达到干涉的条件。
具体步骤如下:- a. 调整分束镜迈克耳孙干涉仪的分束镜是将光分成两束的关键元件。
调整分束镜的位置和角度,使得两束光线的光程差尽量为零。
- b. 调整反射镜调整迈克耳孙干涉仪的反射镜位置和角度,使得两束光线重新叠加时能够产生明亮的干涉条纹。
通过微调反射镜的位置和角度,使得干涉图案更加清晰和明亮。
(3)干涉图案的观察与调整在调整好光路之后,需要观察干涉图案,并进行调整以获得最佳的观察效果。
根据实验需求,通过微调分束镜和反射镜的位置和角度,调整干涉图案的大小、亮度和清晰度。
3. 干涉仪的使用技巧(1)保持稳定在使用迈克耳孙干涉仪进行实验时,保持仪器和光源的稳定非常关键。
避免干涉仪受到外界震动或温度变化的干扰,以确保实验的准确性和可重复性。
(2)校正光程差干涉仪的光程差是影响干涉图案的重要因素。
在实验中,根据需要可以通过微调分束镜或者引入补偿片等方法,校正光程差以获得所需的干涉效果。
(3)避免散射和干涉损失在进行干涉实验时,需要注意避免光线的散射和干涉损失。
合理调整干涉仪的参数,选择合适的光源和滤波器,减少或者消除散射光和多次反射干涉,确保实验结果的准确性。
迈克尔逊干涉仪的使用实验报告
实验目的,通过使用迈克尔逊干涉仪,观察干涉条纹的形成及
其变化规律,加深对干涉现象的理解。
实验仪器与材料,迈克尔逊干涉仪、激光器、准直透镜、半反
射镜、平台、调节螺丝等。
实验步骤:
1. 将迈克尔逊干涉仪放置在水平平台上,并调整好仪器的位置。
2. 用激光器照射光线到准直透镜上,使其成为平行光。
3. 将平行光照射到半反射镜上,使其一部分光线反射到一面平
板上,另一部分光线透射到另一面平板上。
4. 调节半反射镜和平板的位置,使得两路光线相互干涉。
5. 观察在干涉仪屏幕上出现的干涉条纹,并记录其形状和变化
规律。
实验结果与分析:
在实验中,我们观察到了在迈克尔逊干涉仪屏幕上出现的清晰的干涉条纹。
随着半反射镜和平板的微小调节,我们发现干涉条纹的间距和形状会发生变化。
通过仔细观察和记录,我们发现了干涉条纹的规律,并且加深了对干涉现象的理解。
自查与总结:
在实验过程中,我们需要仔细调节仪器,以确保干涉条纹的清晰度和稳定性。
同时,观察和记录干涉条纹的变化规律也需要耐心和细心。
在今后的实验中,我们需要更加熟练地操作迈克尔逊干涉仪,加深对干涉现象的理解,并且在实验中更加注重数据的准确性和实验结果的分析。
通过这次实验,我们对干涉现象有了更深入的认识,也掌握了使用迈克尔逊干涉仪的技巧和方法。
实验报告迈克尔孙干涉仪的调节和使用摘要:本实验使用迈克尔孙干涉仪进行调节和使用的实验。
通过调节迈克尔孙干涉仪的各个参数,观察干涉条纹的变化,并利用干涉条纹的变化来测量试样的折射率。
实验结果表明,迈克尔孙干涉仪可以用于精确测量试样的折射率。
1.引言迈克尔孙干涉仪是一种常用的实验仪器,常用于测量试样的折射率。
其原理是利用干涉现象测量光的相位差,从而得到试样的折射率。
本实验的目的是通过调节迈克尔孙干涉仪的各个参数,观察干涉条纹的变化,并利用干涉条纹的变化来测量试样的折射率。
2.实验装置本实验使用的实验装置如下:-迈克尔孙干涉仪-光源-干涉条纹观察装置-试样3.实验步骤3.1调节光源位置首先,调节光源的位置,使得光线尽可能的聚焦。
将光源放置在干涉仪的一端,调节位置直到光线尽可能聚焦在另一端的反射镜上。
3.2调节反射镜位置接下来,调节干涉仪中的两个反射镜的位置,使得光线在两个反射镜上反射后能够相互叠加干涉。
调节两个反射镜的位置,使得光线在回程时能够与出发时的光线叠加干涉。
3.3调节反射镜角度在保持反射镜位置不变的情况下,调节反射镜的角度,使得光线在反射时达到最大干涉效果。
观察干涉条纹的亮度变化,调整反射镜角度直到达到最亮的干涉条纹。
3.4放置试样将试样放置在干涉仪的一端,观察干涉条纹的变化。
根据干涉条纹的变化,可以得到试样的折射率。
4.结果与分析实验结果表明,通过调节迈克尔孙干涉仪的各个参数,可以观察到干涉条纹的变化。
实验中观察到的干涉条纹的亮度变化可以用来测量试样的折射率。
根据干涉条纹的位置变化,可以计算出试样的相对折射率,进而得到试样的绝对折射率。
5.总结本实验通过调节迈克尔孙干涉仪的各个参数,观察干涉条纹的变化,并利用干涉条纹的变化来测量试样的折射率。
实验结果表明,迈克尔孙干涉仪可以用于精确测量试样的折射率。
这对于光学相关领域的研究具有重要的意义。
迈克尔逊干涉仪的调节和使用迈克尔逊干涉仪是光学实验中一种重要的仪器,它的原理是基于干涉现象来测量长度、速度、折射率等物理量。
因此,正确地调节和使用迈克尔逊干涉仪对于实验结果的准确性和可靠性至关重要。
一、调节步骤1、粗调:首先调整干涉仪的粗调旋钮,使干涉条纹大致对称。
2、细调:然后调整干涉仪的细调旋钮,使干涉条纹更加清晰、对称。
具体步骤如下:(1)将光源对准干涉仪的入射缝,调整干涉仪的三个脚螺旋,使干涉条纹出现在视野中。
(2)调节干涉仪的粗调旋钮,使干涉条纹大致对称。
(3)调节干涉仪的细调旋钮,使干涉条纹更加清晰、对称。
可以通过观察干涉条纹的移动方向和距离来判断调节是否正确。
(4)重复以上步骤,直到干涉条纹完全对称、清晰。
二、使用注意事项1、保持干涉仪的清洁,避免灰尘和污垢进入干涉仪内部。
2、在调节过程中,要轻拿轻放,避免损坏干涉仪的精密部件。
3、在使用过程中,要避免过度调节粗调旋钮和细调旋钮,以免损坏干涉仪的调节机构。
4、在记录实验数据时,要保证记录的准确性和完整性。
5、在实验结束后,要将干涉仪恢复到初始状态,以便下一次使用。
正确地调节和使用迈克尔逊干涉仪需要耐心和细心。
只有掌握了正确的调节方法,才能更好地发挥其作用,提高实验的准确性和可靠性。
迈克尔逊干涉仪法测定玻璃折射率迈克尔逊干涉仪是一种精密的光学仪器,其原理基于干涉现象,能够用于测量微小的长度变化和折射率。
本文将介绍如何使用迈克尔逊干涉仪法测定玻璃的折射率。
一、实验原理折射率是光学材料的一个重要参数,它反映了光在材料中传播速度的改变。
迈克尔逊干涉仪法利用干涉现象来测量折射率。
当光线通过不同介质时,其速度和波长都会发生变化,这就导致了光程差的产生。
通过测量光程差,我们可以计算出介质的折射率。
二、实验步骤1、准备实验器材:迈克尔逊干涉仪、单色光源(如激光)、测量尺、待测玻璃片。
2、将单色光源通过分束器分为两束相干光束,一束直接照射到参考镜,另一束经过待测玻璃片后照射到测量镜。
迈克尔逊干涉仪的使用实验报告英文回答:The Michelson interferometer is an optical instrument that uses interference to measure the speed of light, the index of refraction of a material, and the thickness of a thin film. It was invented by Albert Michelson in 1881, and it is still used today for precision measurements.The Michelson interferometer consists of two mirrors that are placed at a distance of L from each other. A beam of light is split into two beams, and each beam isreflected by one of the mirrors. The two beams are then recombined, and the interference pattern is observed. The interference pattern depends on the difference in the path lengths of the two beams.If the two mirrors are parallel, the interference pattern will be a series of bright and dark bands. The bright bands occur when the path lengths of the two beamsare equal, and the dark bands occur when the path lengths of the two beams differ by half a wavelength.The Michelson interferometer can be used to measure the speed of light by measuring the distance between the mirrors and the frequency of the light. The speed of light is equal to the product of the distance between the mirrors and the frequency of the light.The Michelson interferometer can also be used to measure the index of refraction of a material by measuring the change in the interference pattern when the material is placed in the path of one of the beams. The index of refraction of a material is equal to the ratio of the speed of light in a vacuum to the speed of light in the material.The Michelson interferometer can also be used to measure the thickness of a thin film by measuring the change in the interference pattern when the film is placed in the path of one of the beams. The thickness of the film is equal to half of the wavelength of the light multiplied by the number of bright or dark bands that shift when thefilm is placed in the path of the beam.The Michelson interferometer is a powerful tool thatcan be used to make precision measurements of a variety of physical quantities. It is a versatile instrument that has been used in a wide range of applications, including astronomy, physics, and engineering.中文回答:迈克尔逊干涉仪是一种利用干涉测量光速、材料折射率和薄膜厚度的光学仪器。
迈克尔逊干涉仪的调节和使用实验报告一、仪器调节1.调整镜面平行度:首先放置迈克尔逊干涉仪的光源,然后用手将光源移动,调整反射平面镜的角度,使光线在迈克尔逊干涉仪的整个光路中都能自由传播。
2.调整分束镜:使用一张透明的玻璃片将光线分束,再观察平行光束通过分束镜后是否能刚好落在平面镜的表面上,如果不能,则需要调整分束镜的位置,直到两束光线都能够平行而且刚好敲在平面镜上。
3.调整反射镜:迈克尔逊干涉仪中的反射镜有一个活动镜面,需要调整其位置,使两束光线在平面镜上反射时能够准确地再次合成一束光线,从而形成干涉现象。
4.调整干涉条纹:最后,可以在观察屏幕上是否能够清晰地看到干涉条纹,在实验过程中可以适当调整光源的位置或者调整反射镜的倾斜角度,以获得更好的干涉效果。
二、实验使用1.实验准备:首先设置好迈克尔逊干涉仪,并确保调节好仪器,使光线能够正常穿过仪器。
2.实验操作:将待测光源置于迈克尔逊干涉仪的一个光路中,调整干涉仪中的反射镜位置,使干涉条纹清晰。
然后,改变待测光源的位置,测量干涉条纹的移动量,利用已知的反射器间距和探测器移动的距离,可以计算得到光的速度。
3.数据处理:使用测得的数据和已知的仪器参数,进行计算和分析。
根据测得的干涉条纹移动量和已知的反射器间距,利用干涉仪的原理和公式,计算得到光的速度。
5.讨论和结论:根据实验结果,对实验中的不确定因素进行讨论,并得出结论。
如果实验结果与理论值一致,说明测量方法正确并且仪器使用正常;如果存在差异,可以分析差异的原因,并进一步完善实验方法或改善仪器使用的条件。
总之,迈克尔逊干涉仪是一种常见的用于测量干涉现象的仪器,通过调节和使用可以进行光速测量、薄膜厚度测量等实验。
在进行实验操作时,需要注意仪器的准确调节和数据的准确处理,以确保实验结果的可靠性。
实验15 迈克耳孙干涉仪的调节与使用19世纪末,美国物理学家迈克尔孙(A.A.Michelson )为测量光速,依据分振幅产生双光束实现干涉的原理,设计制造了迈克尔孙干涉仪这一精密光学仪器。
迈克尔孙与其合作者用这仪器完成了相对论研究中具有重要意义的“以太”漂移实验,实验结果否定了“以太”的存在,为爱因斯坦建立狭义相对论奠定了基础。
在近代物理学和近代计量科学中,迈克尔孙干涉仪不仅可以观察光的等厚、等倾干涉现象,精密地测定光波波长、微小长度、光源的相干长度等,还可以测量气体、液体的折射率等。
迈克尔孙1907年获诺贝尔物理学奖。
迈克尔孙干涉仪的基本原理已经被推广到许多方面,研制成各种形式的精密仪器,广泛地应用于生产和科学研究领域。
近年来,美国物理学家正在用40m ×40m 的迈克尔孙干涉仪探测引力波。
1 [实验目的]1.1了解迈克耳孙干涉仪的基本结构,学习其调节和使用方法。
1.2观察各种干涉条纹,加深对薄膜干涉原理的理解。
1.3测定激光的波长。
2 [实验仪器]迈克耳孙干涉仪(WSM-100型),多束光纤激光器,钠光灯。
3 [仪器介绍]WSM-100型迈克耳孙干涉仪的主体结构如图16-1所示,主要由底座、导轨、拖板、定镜、读数及传动系统、附件等六个部分组成。
3.1底座底座由生铁铸成,较重,确保证了仪器的稳定性。
由三个调平螺丝9支撑,调平后可以拧紧锁紧圈10以保持座架稳定。
3.2导轨导轨7由两根平行的长约280毫米的框架和精密丝杆6组成,被固定在底座上精密丝杆穿过框架正中,丝杆螺距为1毫米,如图16-2所示。
3.3拖板部分拖板是一块平板,反面做成与导轨吻合的凹槽,装在导轨上,下方是精密螺母,丝杆穿过螺母,当丝杆旋转时,拖板能前后移动,带动固定在其上的移动镜11(即M 1)在导轨面上滑动,实现粗动。
M 1是一块很精密的平面镜,表面镀有金属膜,具有较高的反射率,垂直地固定在拖板上,它的法线严格地与丝杆平行。
M 1倾角可分别用镜背后面的三颗滚花螺丝13来调节,各螺丝的调节范围是有限度的,如果螺丝向后顶得过松,在移动时可能因震动而使镜面有倾角变化,如果螺丝向前顶得太紧,致使条纹不规则,严重时,有可能将螺丝丝口打滑或平面镜破损。
3.4定镜部分图16-1 迈克耳逊干涉仪的结构示意图 图16-2 导轨结构示图毫米刻度尺粗调手轮的鼓轮微调手轮定镜M 2与M 1是相同的一块平面镜,固定在导轨框架右侧的支架上。
通过调节其上的水平拉簧螺钉15使M 2在水平方向转过一微小的角度,能够使干涉条纹在水平方向微动;通过调节其上的垂直拉簧螺钉16使M 2在垂直方向转过一微小的角度,能够使干涉条纹上下微动;与三颗滚花螺丝13相比,15、16改变M 2的镜面方位小得多。
定镜部分还包括分光板G 1和补偿板G 2。
3.5读数系统和传动部分3.5.1移动M 1镜的移动距离毫米数可在机体侧面的毫米刻尺5上直接读得。
3.5.2粗调手轮2旋转一周,拖板移动1毫米,即M 1移动1毫米,同时读数窗口3内的鼓轮也转动一周,鼓轮的一周被等分为100格,则鼓轮每格0.01毫米,读数由窗口上的基准线指示。
3.5.3微调手轮1每转过一周,拖板移动0.01毫米,从读数窗口3中可看到读数鼓轮移动一格,而微调手轮的周线被等分为100格,则微调手轮每格表示为0.0001毫米。
最后读数应为上述三者之和。
例图16-3迈克尔孙干涉仪的读数应为 33.28537mm 。
4 [实验原理]迈克耳孙干涉仪简化光路图如图16-4所示。
M 1和M 2是在相互垂直的两臂上放置的两个平面反射镜,这两个经过精密加工的平面反射镜背面都有三个调节螺丝,用来调镜面的方位,M 2是固定的,M 1由精密丝杆操纵可以沿着臂前后移动,移动距离由读数系统读出。
G 1是分光板,在它的一个面上镀了半反射膜,放在M 1和M 2光轴的相交处并且与它们各成450角,通过G 1的光可分成振幅近乎相等的反射光1与透射光2。
G 2也是一块平板玻璃,不但和G 1平行放置,而且厚图16-4 迈克耳孙干涉仪简化光路图度和折射率都和G 1相同,它的作用是补偿两路光线的光程差(因为光线1在运行过程中多通过G 1两次;同时,当使用白光光源时, 补偿G 1的色散。
),所以G 2又称补偿板。
迈克耳孙干涉仪的相干过程是从光源S 发出的一束光,射向分光板G 1,因分光板的后表面镀了半透膜,光束在半透膜上反射和透射分成互相垂直的两束光。
这两束光分别射向相互垂直的定镜M 2和移动镜M 1,经M 1、M 2反射后,又汇于分光板G 1,最后光线朝着E 的方向射出。
由于这两束光都来自光源上同一点,所以是相干光,在E 处可以观察到干涉图样。
图16-4中M 2′是定镜M 2为半透膜表面G 1所成的虚象。
两束光在E 处的干涉可等效为由M 1和M 2′反射的光线所形成的。
当M 2′与M 1平行且相距为d ,干涉图样与厚度为d 的空气膜所产生的干涉是等效的。
在实验中M 2′与M 1的严格平行可通过调整反射镜背面的螺丝来实现。
所以在光学上,这里的干涉就相当于M 2′和M 1之间的空气板的干涉。
图16-3 迈克尔逊干涉仪的读数两个相干的单色点光源所发出的球面波在相遇的空间处处皆可产生干涉现象,这种干涉称为非定域干涉。
点光源产生的非定域干涉图样,可以用迈克耳孙干涉仪来观测:图16-5所示,点光源S 经M 1、M 2′反射后相当于由两个虚光源S 1、S 2发出的相干光束,S 1和S 2间的距离为M 1和M 2′间距d 的两倍,即S 1S 2=2d 。
虚光源S 1、S 2发出的球面波在它们相遇的空间处处相干。
若用毛玻璃屏观察干涉图样,当观察屏E 垂直于S 1S 2连线时,屏上出现的干涉条纹是一组同心圆如图16-6(a)(b),圆心在S 1S 2延长线和屏的交点O 上。
将观察屏E 沿S 1S 2方向移动到任何位置都可以看到干涉条纹,因而是非定域干涉。
由于L »d ,S 1和S 2到屏上任一点A 的光程差为θcos 2222d RL dL L =+=∆ (16-1)则当λθk d L ==∆cos 2 为明纹,当2)12(cos 2λθ+==∆k d L 为暗纹,式中k 为干涉条纹的级次,λ为光的波长,可得:⑴d 、λ一定时,若θ=0,光程差=2d 最大,即圆心所对应的干涉级次最高,从圆心向外的干涉级次依次降低。
⑵k 、λ一定时,若d 增大,θ随之增大,则条纹的半径也增大。
可以看到,当d 增大时,圆环一个个从中心“吐出”后向外扩张,干涉圆环的间隔变小,条纹变细变密;当d 减小时,圆环逐渐变小,最后“吞进”在中心处,干涉条纹变粗变疏。
⑶对θ=0的明条纹,有λk d L ==∆2 (16-2)可见,每“吐出”或“吞进”一个圆环相当于光程差改变了一个波长λ。
当d 变化了∆d 时,相应地“吞进”(或“吐出”)的环数为∆k ,则2λkd ∆=∆ (16-3)从迈克耳孙仪的读数系统上测出M 1移动的距离∆d ,并数出相应的“吞吐”环数∆k ,就可以求出光的波长λ。
当M 1、M 2′有一微小夹角,此时是等厚干涉。
在M 1、M 2′相交线上d=0图16-6(e),所有光线的光程差均为0,产生中央直线亮条纹。
在θ很小的区域内是平行于中央条纹的直条纹,当θ增大时条纹发生弯曲,凸向中央条纹,如图16-6(d)(f)。
图16-5 点光源产生的非定域干涉示意图5 [实验内容]5.1调节和观察非定域干涉条纹。
在屏上看到非定域的同心圆干涉条纹,且圆心位于光场的中间。
观察中心条纹的“冒出”或“缩进”、干涉条纹的粗细和密度变化规律(即与平面镜M 1和M 2′之间距离d 的关系),并解释之。
5.2利用非定域干涉条纹测量激光波长。
转动微调手轮,当干涉条纹“冒出”或“缩进”时记下动镜M 1的初始读数,继续沿原方向转动微调手轮,每“冒出”或“缩进”30个条纹记录一次M 1镜的读数,连续测量390个条纹,填入数据表格16-1中。
用逐差法处理数据,计算不确定度,表示测量结果。
5.3调节和观察等厚干涉条纹。
当d=0时,调出严格的等厚干涉条纹,观察总结条纹粗细和密度(间距)的变化规律,并解释之。
6 [实验指导]6.1迈克耳孙干涉仪的调整6.1.1按图16-4所示安装多束光纤激光器和迈克耳孙干涉仪。
打开激光器的电源开关,使光纤的光束水平地射向干涉仪的分光板G 1。
6.1.2调整激光光束对分光板G 1的水平方向入射角为45度。
6.1.3移开毛玻璃屏,用眼往G 1方向看,从M 1反射的光斑有四个(一排),其中有一个光强最强。
6.1.3从M 2反射的光斑也有四个(一排),其中光强最强的那个就是要调整的。
调节M 2背面的3个螺钉,即改变M 2的反射角度可将此光斑与M 1反射最亮一光斑重合(即8个光斑调整重合变为4个光斑)。
6.1.4若调M 2背面3个螺钉使2个最亮光斑无法重合,可调M 1背面3个螺钉,使光斑重合。
6.1.5扶正毛玻璃屏,微小改变M 2的反射角度:调节水平拉簧螺钉15和垂直拉簧螺钉16,使干涉图像在屏的中心位置,这时毛玻璃屏上出现清晰的等倾干涉条纹。
(特别注意,在未调M 2之前,水平拉簧螺钉15和垂直拉簧螺钉16这两个细调螺钉必须旋放在中间位置。
) 6.2测定激光的波长6.2.1使用干涉仪前必须对读数系统进行校正。
校正三步骤:第一步:旋转微调手轮。
顺时针(或逆时针)旋转微调手轮几圈后使微调手轮的0刻线对图16-6 点光源照射时不同薄膜状态的干涉条纹准指示线。
旋转微调手轮时粗调手轮上的读数窗口刻度也随着转,记住粗调手轮读数窗口刻度转动方向。
第二步:旋转粗调手轮。
(必须使粗调手轮读数窗口刻度转动方向与第一步骤相同)顺时针(或逆时针)旋转粗调手轮到1/100刻度线的整数线上(随便一整数线)。
此时微调手轮并不跟随转动,仍在原来的0位置上。
因粗调手轮是反向蜗轮和蜗杆,如顺时针旋转粗调手轮则读数窗口刻度会逆时针转动。
第三步:再旋转微调手轮。
沿第一步骤的方向转微调手轮50~100圈后才开始计数测量。
因为此前蜗轮和蜗杆的齿并没有啮合靠紧。
在校正前二步完成后并不能马上测量,还必须消除空程差(如果第三步转动微调手轮与第一步微调手轮转动方向相反,则在一段时间内,微调手轮虽在转动,但屏幕上没有条纹。
),因此必须有第三步。
6.2.2按原方向调微调手轮,观察到涌出黑点或黑点最小即将消失时,记为第0环,读出M1镜此时的位置读数。
继续此方向,每隔30环,记录一次M1的位置,共记390环。
读数记入表16-1。
测量时干涉条纹不能太细太密也不能太粗太疏,选择适当大小。
6.3观察等倾干涉条纹6.3.1转动微调手轮,观察干涉条纹的形状、疏密及中心“吞吐”条纹随光程差的改变而变化的情况。