迈克耳孙干涉仪调节和使用实验工作报告
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实验十四迈克耳孙干涉仪的调节和使用之答禄夫天创作迈克耳孙干涉仪在近代物理学的发展中起过重要作用。
19世纪末,迈克耳孙(A.A.Michelson)与其合作者曾用此仪器进行了“以太漂移”实验、标定米尺及推断光谱精细结构等三项著名的实验。
第一项实验解决了当时关于“以太”的争论,并为爱因斯坦创立相对论提供了实验依据;第二项工作实现了长度单位的尺度化。
迈克耳孙发现镉红线(波长λ=643.84696nm)是一种理想的单色光源。
可用它的波长作为米尺尺度化的基准。
他定义1m=1553164.13镉红线波长,精度达到10-9,这项工作对近代计量技术的发展作出了重要贡献;迈克耳孙研究了干涉条纹视见度随光程差变更的规律,并以此推断光谱线的精细结构。
今天,迈克耳孙干涉仪已被更完善的现代干涉仪取代,但迈克耳孙干涉仪的基本结构仍然是许多现代干涉仪的基础。
【实验目的与要求】1.学习迈克耳孙干涉仪的原理和调节方法。
2.观察等倾干涉和等厚干涉图样。
3.用迈克耳孙干涉仪测定He-Ne激光束的波长和钠光双线波长差。
【实验仪器】迈克耳孙干涉仪,He-Ne激光束,钠光灯,扩束镜,毛玻璃迈克耳孙干涉仪是应用光的干涉原理,丈量长度或长度变更的精密的光学仪器,其光路图如图7-1所示。
S-激光束;L-扩束镜;G1-分光板;G2-抵偿板;M1、M2-反射镜;E-观察屏。
图7-1迈克耳孙干涉仪光路图从氦氖激光器发出的单色光s,经扩束镜L将光束扩束成一个理想的发散光束,该光束射到与光束成45˚倾斜的分光板G1上,G1的后概况镀有铝或银的半反射膜,光束被半反射膜分成强度大致相同的反射光(1)和(2)。
这两束光沿着分歧的方向射到两个平面镜M1和M2上,经两平面镜反射至G1后汇合在一起。
仔细调节M1和M2,就可以在E处观察到干涉条纹。
G2为抵偿板,其资料和厚度与G1相同,用以抵偿光束(2)的光程,使光束(2)与光束(1)在玻璃中走过的光程大致相等。
迈克耳孙干涉仪的结构图如图7-2所示。
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。
迈克耳孙干涉仪的调节和使用实验报告一、引言迈克耳孙干涉仪是一种常用的光学仪器,用于测量光的相干性和干涉现象。
本实验旨在调节迈克耳孙干涉仪,使其达到最佳工作状态,并并利用该仪器进行干涉实验。
二、实验设备和原理实验设备包括迈克耳孙干涉仪主体、白光和单色光源、位移台、CCD摄像头和计算机等。
迈克耳孙干涉仪主体包括分束镜、反射镜和合束镜。
迈克耳孙干涉仪主要原理是利用光的干涉现象,通过使光路差相等,从而观察到干涉条纹。
当两束光相遇时,如果它们的相位差满足横纹条件,就会形成明暗相间的条纹。
三、实验步骤1. 调节干涉仪主体的位置,使得分束镜、反射镜和合束镜之间的光程差趋近为0。
2. 将白光源放置在适当位置,经过分束镜后分成两束光,分别反射到反射镜上,并被反射镜反射回来。
3. 通过移动合束镜,使得两束光在合束处相遇形成干涉。
4. 调节合束镜的位置,使得干涉条纹清晰可见。
5. 更换为单色光源,重复步骤2到步骤4,观察干涉条纹。
四、实验结果与分析通过调节迈克耳孙干涉仪的位置和合束镜的位置,成功观察到了清晰的干涉条纹。
在白光照射下,观察到了彩色的干涉条纹,而在单色光照射下,干涉条纹呈现单色。
迈克耳孙干涉仪的调节对于实验结果具有重要影响。
当光路差为0时,能够最大程度地观察到干涉现象。
而合适的合束镜位置能够使干涉条纹清晰可见,提高实验的准确性。
五、实验中的注意事项1. 在调节干涉仪时,注意光源的位置和方向,避免对实验结果产生干扰。
2. 调节合束镜时,慢慢移动并观察干涉条纹的变化,找到最佳位置。
3. 在更换为单色光源时,确保光源的颜色稳定且纯净。
六、实验总结通过本次实验,我们学习了迈克耳孙干涉仪的调节和使用方法。
我们成功观察到了干涉条纹,并了解了调节干涉仪位置和合适的合束镜位置对实验结果的影响。
干涉现象在物理学和光学领域具有重要意义,对于检测光的相干性和波长测量等方面均有广泛应用。
因此,掌握迈克耳孙干涉仪的调节和使用方法对于进行相关实验具有重要意义。
实验十四 迈克耳孙干涉仪的调节和使用“以太漂移”实验、标定米尺及推断光谱精细结构等三项着名的实验。
第一项实验解决了当时关于“以太”的争论,并为爱因斯坦创立相对论提供了实验依据;第二项工作实现了长度单位的标准化。
迈克耳孙发现镉红线(波长λ=643.84696nm )是一种理想的单色光源。
可用它的波长作为米尺标准化的基准。
他定义1m=1553164.13镉红线波长,精度达到10-9,这项工作对近代计量技术的发展作出了重要贡献;迈克耳孙研究了干涉条纹视见度随光程差变化的规律,并以此推断光谱线的精细结构。
今天,迈克耳孙干涉仪已被更完善的现代干涉仪取代,但迈克耳孙干涉仪的基本结构仍然是许多现代干涉仪的基础。
【实验目的与要求】1.学习迈克耳孙干涉仪的原理和调节方法。
2.观察等倾干涉和等厚干涉图样。
3.用迈克耳孙干涉仪测定He -Ne 激光束的波长和钠光双线波长差。
【实验仪器】迈克耳孙干涉仪,He -Ne 激光束,钠光灯,扩束镜,毛玻璃迈克耳孙干涉仪是应用光的干涉原理,测量长度或长度变化的精密的光学仪器,其光路图如图7-1所示。
从氦氖激光器发出的单色光s ,经扩束镜L 将光束扩束成一个理想的发散光束,该光束射到与光束成45?倾斜的分光板G 1上,G 1的后表面镀有铝或银的半反射膜,光束被半反射膜分成强度大致相同的反射光(1)和(2)。
这两束光沿着不同的方向射到两个平面镜M 1和M 2上,经两平面镜反射至G 1后汇合在一起。
仔细调节M 1和M 2,就可以在E 处观察到干涉条纹。
G 2为补偿板,其材料和厚度与G 1相同,用以补偿光束(2)的光程,使光束(2)与光束(1)在玻璃中走过的光程大致相等。
迈克耳孙干涉仪的结构图如图7-2所示。
两平面镜M 1和M 2放置在相互垂直的两臂上。
其中平面镜M 2是固定的,平面镜M 1可在精密的导轨上前后移动,以便改变两光束的光程差,移动范围在0~100nm 内。
平面镜M 1、M 2的背后各有三个微调螺丝(图中的3、12),S-激光束;L-扩束镜;G 1-分光板;G 2-补偿板;M 1、M 2-反射镜;E-观察屏。
实验十四 迈克耳孙干涉仪的调节和使用迈克耳孙干涉仪在近代物理学的发展中起过重要作用。
19世纪末,迈克耳孙(A.A.Michelson )与其合作者曾用此仪器进行了“以太漂移”实验、标定米尺及推断光谱精细结构等三项著名的实验。
第一项实验解决了当时关于“以太”的争论,并为爱因斯坦创立相对论提供了实验依据;第二项工作实现了长度单位的标准化。
迈克耳孙发现镉红线(波长λ=643.84696nm )是一种理想的单色光源。
可用它的波长作为米尺标准化的基准。
他定义1m=1553164.13镉红线波长,精度达到10-9,这项工作对近代计量技术的发展作出了重要贡献;迈克耳孙研究了干涉条纹视见度随光程差变化的规律,并以此推断光谱线的精细结构。
今天,迈克耳孙干涉仪已被更完善的现代干涉仪取代,但迈克耳孙干涉仪的基本结构仍然是许多现代干涉仪的基础。
【实验目的与要求】1.学习迈克耳孙干涉仪的原理和调节方法。
2.观察等倾干涉和等厚干涉图样。
3.用迈克耳孙干涉仪测定He -Ne 激光束的波长和钠光双线波长差。
【实验仪器】迈克耳孙干涉仪,He -Ne 激光束,钠光灯,扩束镜,毛玻璃迈克耳孙干涉仪是应用光的干涉原理,测量长度或长度变化的精密的光学仪器,其光路图如图7-1所示。
从氦氖激光器发出的单色光s ,经扩束镜L 将光束扩束成一个理想的发散光束,该光束射到与光束成45˚倾斜的分光板G 1上,G 1的后表面镀有铝或银的半反射膜,光束被半反射膜分成强度大致相同的反射光(1)和(2)。
这两束光沿着不同的方向射到两个平面镜M 1和M 2上,经两平面镜反射至G 1后汇合在一起。
仔细调节M 1和M 2,就可以在E 处观察到干S-激光束;L-扩束镜;G 1-分光板;G 2-补偿板;M 1、M 2-反射镜;E-观察屏。
图7-1迈克耳孙干涉仪光路图涉条纹。
G2为补偿板,其材料和厚度与G1相同,用以补偿光束(2)的光程,使光束(2)与光束(1)在玻璃中走过的光程大致相等。
实验十四 迈克耳孙干涉仪的调节和使用迈克耳孙干涉仪在近代物理学的发展中起过重要作用。
19世纪末,迈克耳孙(A.A.Michelson )与其合作者曾用此仪器进行了“以太漂移”实验、标定米尺及推断光谱精细结构等三项著名的实验。
第一项实验解决了当时关于“以太”的争论,并为爱因斯坦创立相对论提供了实验依据;第二项工作实现了长度单位的标准化。
迈克耳孙发现镉红线(波长λ=643.84696nm )是一种理想的单色光源。
可用它的波长作为米尺标准化的基准。
他定义1m=1553164.13镉红线波长,精度达到10-9,这项工作对近代计量技术的发展作出了重要贡献;迈克耳孙研究了干涉条纹视见度随光程差变化的规律,并以此推断光谱线的精细结构。
今天,迈克耳孙干涉仪已被更完善的现代干涉仪取代,但迈克耳孙干涉仪的基本结构仍然是许多现代干涉仪的基础。
【实验目的与要求】1.学习迈克耳孙干涉仪的原理和调节方法。
2.观察等倾干涉和等厚干涉图样。
3.用迈克耳孙干涉仪测定He -Ne 激光束的波长和钠光双线波长差。
【实验仪器】迈克耳孙干涉仪,He -Ne 激光束,钠光灯,扩束镜,毛玻璃迈克耳孙干涉仪是应用光的干涉原理,测量长度或长度变化的精密的光学仪器,其光路图如图7-1所示。
从氦氖激光器发出的单色光s ,经扩束镜L 将光束扩束成一个理想的发散光束,该光束射到与光束成45˚倾斜的分光板G 1上,G 1的后表面镀有铝或银的半反射膜,光束被半反射膜分成强度大致相同的反射光(1)和(2)。
这两束光沿着不同的方向射到两个平面镜M 1和M 2上,经两平面镜反射至G 1后汇合在一起。
仔细调节M 1和M 2,就可以在E 处观察到干S-激光束;L-扩束镜;G 1-分光板;G 2-补偿板;M 1、M 2-反射镜;E-观察屏。
图7-1迈克耳孙干涉仪光路图涉条纹。
G2为补偿板,其材料和厚度与G1相同,用以补偿光束(2)的光程,使光束(2)与光束(1)在玻璃中走过的光程大致相等。
迈克尔孙干涉仪的调整及使用实验报告一、实验目的1、了解迈克尔孙干涉仪的结构和工作原理。
2、掌握迈克尔孙干涉仪的调整方法。
3、观察等倾干涉和等厚干涉条纹,并测量激光的波长。
二、实验原理迈克尔孙干涉仪是一种分振幅干涉仪,它通过将一束光分成两束,经过不同的光程后再重新汇合发生干涉。
等倾干涉:当两臂的光程差只取决于入射光的入射角时,会产生等倾干涉条纹。
此时,干涉条纹是一组同心圆环,圆心处光程差为零。
等厚干涉:当两臂的光程差只取决于反射镜的位置时,会产生等厚干涉条纹。
此时,干涉条纹是平行于反射镜交线的直条纹。
根据光的干涉原理,光程差与干涉条纹的移动量之间存在关系,可以通过测量干涉条纹的移动量来计算光的波长。
三、实验仪器迈克尔孙干涉仪、HeNe 激光器、扩束镜、观察屏。
四、实验步骤1、仪器调节调节迈克尔孙干涉仪的底座水平,使干涉仪处于水平状态。
调节粗调手轮,使动镜大致处于导轨的中间位置。
调节微调手轮,使干涉条纹清晰可见。
2、观察等倾干涉条纹装上扩束镜,使激光束扩束后照射到迈克尔孙干涉仪上。
缓慢旋转微调手轮,观察等倾干涉条纹的形成和变化。
3、观察等厚干涉条纹调节动镜,使两臂光程差逐渐减小,观察等厚干涉条纹的出现。
4、测量激光波长记录初始位置的读数。
沿某一方向缓慢旋转微调手轮,使干涉条纹移动一定数量,记录此时的读数。
根据读数的变化和干涉条纹的移动量,计算激光的波长。
五、实验数据及处理1、测量数据初始位置读数:d₁=_____移动后位置读数:d₂=_____干涉条纹移动数量:N =_____2、数据处理光程差的改变量:Δd = d₂ d₁因为光程差的改变量与干涉条纹的移动量之间的关系为:Δd =Nλ/2所以激光的波长:λ =2Δd / N六、实验误差分析1、仪器误差迈克尔孙干涉仪的两臂长度不完全相等,会引入一定的误差。
读数装置的精度有限,可能导致读数误差。
2、环境误差实验环境中的振动和气流可能会影响干涉条纹的稳定性,从而导致测量误差。
迈克尔逊干涉仪的调整和使用实验报告迈克尔逊干涉仪的调整和使用实验报告引言:迈克尔逊干涉仪是一种重要的光学仪器,它可以用来测量光的干涉现象。
在本实验中,我们将对迈克尔逊干涉仪进行调整,并使用它来观察干涉条纹的产生和变化。
一、实验目的本实验的主要目的是熟悉迈克尔逊干涉仪的调整方法,了解干涉条纹的产生原理,并通过实验观察干涉条纹的变化。
二、实验器材1. 迈克尔逊干涉仪:包括光源、分束器、反射镜和接收屏等组成部分。
2. 平行光源:用于提供单色光源。
3. 反射镜:用于反射光线。
4. 接收屏:用于观察干涉条纹。
三、实验步骤1. 调整光源:将平行光源放置在适当位置,并调整其亮度,保证光线足够明亮。
2. 调整分束器:将分束器放置在适当位置,使得光线能够均匀地分成两束。
3. 调整反射镜:将反射镜放置在适当位置,使得其中一束光线经过反射后与另一束光线相遇。
4. 调整接收屏:将接收屏放置在适当位置,并调整其位置,使得干涉条纹能够清晰地显示出来。
5. 观察干涉条纹:调整各个部分的位置,观察干涉条纹的产生和变化,并记录下观察结果。
四、实验结果与分析通过实验观察,我们可以看到干涉条纹的产生和变化。
当两束光线相遇时,由于光的波动性,会形成干涉现象。
当两束光线相位差为整数倍的波长时,会产生明纹,而相位差为半整数倍的波长时,会产生暗纹。
通过调整反射镜和接收屏的位置,我们可以改变两束光线的光程差,从而观察到干涉条纹的变化。
在实验过程中,我们还观察到了干涉条纹的间距变化随光源波长的变化而变化。
根据迈克尔逊干涉仪的原理,当光源波长增大时,干涉条纹的间距也会增大;当光源波长减小时,干涉条纹的间距也会减小。
这是因为光的波长与干涉条纹的间距之间存在一个正比关系。
五、实验总结通过本次实验,我们学习了迈克尔逊干涉仪的调整方法,并通过观察干涉条纹的产生和变化,加深了对干涉现象的理解。
我们还发现了干涉条纹的间距与光源波长之间的关系。
这些实验结果对于进一步研究光的干涉现象和应用具有重要意义。
实验十四 迈克耳孙干涉仪的调节和使用迈克耳孙干涉仪在近代物理学的发展中起过重要作用。
19世纪末,迈克耳孙(A.A.Michelson )与其合作者曾用此仪器进行了“以太漂移”实验、标定米尺及推断光谱精细结构等三项著名的实验。
第一项实验解决了当时关于“以太”的争论,并为爱因斯坦创立相对论提供了实验依据;第二项工作实现了长度单位的标准化。
迈克耳孙发现镉红线(波长λ=643.84696nm )是一种理想的单色光源。
可用它的波长作为米尺标准化的基准。
他定义1m=1553164.13镉红线波长,精度达到10-9,这项工作对近代计量技术的发展作出了重要贡献;迈克耳孙研究了干涉条纹视见度随光程差变化的规律,并以此推断光谱线的精细结构。
今天,迈克耳孙干涉仪已被更完善的现代干涉仪取代,但迈克耳孙干涉仪的基本结构仍然是许多现代干涉仪的基础。
【实验目的与要求】1.学习迈克耳孙干涉仪的原理和调节方法。
2.观察等倾干涉和等厚干涉图样。
3.用迈克耳孙干涉仪测定He -Ne 激光束的波长和钠光双线波长差。
【实验仪器】迈克耳孙干涉仪,He -Ne 激光束,钠光灯,扩束镜,毛玻璃迈克耳孙干涉仪是应用光的干涉原理,测量长度或长度变化的精密的光学仪器,其光路图如图7-1所示。
从氦氖激光器发出的单色光s ,经扩束镜L 将光束扩束成一个理想的发散光束,该光束射到与光束成45˚倾斜的分光板G 1上,G 1的后表面镀有铝或银的半反射膜,光束被半反射膜分成强度大致相同的反射光(1)和(2)。
这两束光沿着不同的方向射到两个平面镜M 1和M 2上,经两平面镜反射至G 1后汇合在一起。
仔细调节M 1和M 2,就可以在E 处观察到干S-激光束;L-扩束镜;G 1-分光板;G 2-补偿板;M 1、M 2-反射镜;E-观察屏。
图7-1迈克耳孙干涉仪光路图涉条纹。
G2为补偿板,其材料和厚度与G1相同,用以补偿光束(2)的光程,使光束(2)与光束(1)在玻璃中走过的光程大致相等。
迈克耳孙干涉仪的结构图如图7-2所示。
两平面镜M1和M2放置在相互垂直的两臂上。
其中平面镜M2是固定的,平面镜M1可在精密的导轨上前后移动,以便改变两光束的光程差,移动范围在0~100nm内。
平面镜M1、M2的背后各有三个微调螺丝(图中的3、12),用以改变平面镜M1、M2的角度。
在平面镜M2的下端还附有两个相互垂直的拉簧螺丝10、11,可以细调平面镜M2的倾斜度。
移动平面镜M1有两种方式:一是旋转粗调手轮7可以较快地移动M1:二是旋转微调鼓轮9可以微量移动M1(如果迈克耳孙干涉仪有紧固螺丝8,则在转动微调鼓轮前,先要拧紧紧固螺丝8,转动粗调手轮前必须松开紧固螺丝8,否则会损坏精密丝杆。
若没有紧固螺丝,直接旋转微调鼓轮9则可微量移动M1)。
平面镜M1的位置读数由三部分组成:从导轨上读出毫米以上的值;从仪器窗口的刻度盘上读到0.01mm;在微动手轮上最小刻度值为0.0001mm,还可估读到0.0001mm的1/10。
【实验原理】一、等倾干涉条纹等倾干涉条纹是迈克耳孙干涉仪所能产生的一种重要的干涉图样。
如图7-1和图7-3所示,当M 1和M 2垂直时,像M '2是M 2对半反射膜的虚象,其位置在M 1附近。
当所用光源为单色扩展光源时,我们在E 处观察到的干涉条纹可以看作实反射镜M 1和虚反射镜M '2所反射的光叠加而成的。
设d 为M 1、M '2间的距离,θ为入射光束的入射角,θ'为折射角,由于M 1、M '2间是空气层,折射率n=1,θ=θ'。
当一束光入射到M 1、M 2镜面而分别反射出(1)、(2)两条光束时,由于(1)、(2)来自同一光束,是相干的,两光束的光程差δ为θθθθδcos 2sin 2cos 2d tg d dAD BC AC =-=-+= 当d 一定时,光程差δ随着入射角θ的变化而改变,同一倾角的各对应点的两反射光线都具有相同的光程差,这样的干涉,其光强分布由各光束的倾角决定,称为等倾干涉条纹。
当用单色光入射时,我们在毛玻璃屏上观察到的是一组明暗相间的同心圆条纹,而干涉条纹的级次以圆心为最大(因δ=2dcon θ=m λ,当d 一定时,θ越小,con θ越大,m 的级数也就越大)。
当d 减小(即M 1向M '2靠近)时,若我们跟踪观察某一圈条纹,将看到该干涉环变小,向中心收缩(因d 变小,对某一圈条纹2dcon θ保持恒定,此时θ就要变小)。
每当d 减小λ/2,干涉条纹就向中心消失一个。
当M 1与M '2接近时,条纹变粗变疏。
当M 1与M '2完全重合(即d=0)时,视场亮度均匀。
当M 1继续沿原方向前进时,d 逐渐由零增加,将看到干涉条纹一个一个地从中心冒出来,每当d 增加λ/2,就从中间冒出一个,随着d 的增加,条纹重叠成模糊一片,图7-4表示d 变化时对于干涉条纹的影响。
二、测量光波的波长在等倾干涉条件下,设M 1移动距离∆d ,相应冒出(或消失)的圆条纹数N ,则λN d 21=∆ (1) 由上式可见,我们从仪器上读出∆d ,同时数出相应冒出(或消失)的圆条纹数N ,就可以计算出光波的波长λ。
*三、等厚干涉条纹若M 1不垂直M 2,即M 1与M '2不平行而有一微小的夹角,且在M 1与M '2相交处附近,两者形成劈形空气膜层。
此时将观察到等厚干涉条纹,凡劈上厚度相同的各点具有相同的光程差,由于劈形空气层的等厚点的轨迹是平行于劈棱(即M 1与M '2的交线)的直线,所以等厚干涉条纹也是平行于M 1与M '2的交线的明暗相间的直条纹。
当M 1与M '2相距较远时,甚至看不到条纹。
若移动M 1使M 1与M '2的距离变小时,开始出现清晰地条纹,条纹又细又密,且这些条纹不是直条纹,一般是弯曲的条纹,弯向厚度大的一侧,即条纹的中央凸向劈棱。
在M 1接近M '2的过程中,条纹背离交线移动,并且逐渐变疏变粗,当M 1与M '2相交时,出现明暗相间粗而疏的条纹。
其中间几条为直条纹,两侧条纹随着离中央条纹变远,而微显弯曲。
随着M 1继续沿着原方向移动时,M 1与M '2之间的距离逐渐增大,条纹由粗疏逐渐变得细密,而且条纹逐渐朝相反方向弯曲。
当M 1与M '2的距离太大时,条纹就模糊不清。
图7-5表示M 1与M '2距离变化引起干涉条纹的变化。
四、测定钠光双线(D 1D 2)的波长差当M 1与M '2相平行时,得到明暗相间的圆形干涉条纹。
如果光源是绝对单色的,则当M 1镜缓慢地移动时,虽然视场中条纹不断涌出或陷入,但条纹的视见度应当不变。
设亮条纹光强I 1,相邻暗条纹光强为I 2,则视见度V 可表示为2121I I I I V +-=视见度描述的是条纹清晰的程度。
如果光源中包含有波长λ1和λ2相近的两种光波,而每一列光波均不是绝对单色,以钠黄光为例,它是由中心波长λ1=589.0nm 和λ2=589.6nm 的双线组成,波长差为0.6nm 。
每一条谱线又有一定的宽度,如图7-6所示,由于双线波长差∆λ与中心波长相比甚小,故称之为准单色光。
用这种光源照明迈克耳孙干涉仪,它们将各自产生一套干涉图,干涉场中的强度分布则是两组干涉条纹的非相干叠加,由于λ1和λ2有微小的差异,对应λ1的亮环的位置和对应λ2的亮环的位置,将随d 的变化,而呈周期的重合和错开,因此d 变化时,视场中所见叠加后的干涉条纹交替出现“清晰”和“模糊”甚至消失。
设在d 值为d 1时,λ1和λ2均为亮条纹,视见度最佳,则有211λmd =,222λnd = (m 、n 为整数)如果λ1>λ2,当d 值增加到d 2,若满足 ()212λK m d +=,()25.022λ++=K n d (K 为整数)此时对λ1是亮条纹,对λ2则为暗条纹,视见度最差(可能分不清条纹),从视见度最佳到最差,M 1移动的距离为()25.022112λλ+==-=∆K Kd d d由()25.0221λλ+=K K 和2112λK d d =-消去K 可得二次波长差∆λ()()1221212212144d d d d -=-=-=∆λλλλλλ式中12λ为λ1、λ2的平均值。
因为视见度最差时,M 1的位置对称地分布在视见度最佳位置的两侧,所以相邻视见度最差的M 1移动距离∆d 与∆λ的关系为()122122d d -=∆λλ (2)【实验内容】 *必做内容1.调节迈克耳孙干涉仪,观察等倾干涉(1)用He-Ne 激光器作光源,使入射光束大致垂直平面镜M 2。
在激光器前放一孔屏(或直接利用激光束的出射孔),激光器经孔屏射向平面镜M 2,遮住平面镜M 1,用自准直法调节M 2背后的三个微调螺丝(必要时,可调节底角螺丝),使由M 2反射回来的一组光点像中的最亮点返回激光器中,此时入射光大致垂直平面镜M 2。
(2)使平面镜M 1和M 2大致垂直。
遮住平面镜M 2,调节平面镜M 1背后的三个微调螺丝,使由M 1反射回来的一组光点像中的最亮点返回激光器中,此时平面镜M 1和M 2大致相互垂直。
(3)观察由平面镜M 1、M 2反射在观察屏上的两组光点像,再仔细微调M 1、M 2背后的三个调节螺丝,使两组光点像中最亮的两点完全重合。
(4)在光源和分光板G 1之间放一扩束镜,则在观察屏上就会出现干涉条纹。
缓慢、细心地调节平面镜M 2下端的两个相互垂直的拉簧微调螺丝,使同心干涉条纹位于观察屏中心。
2.测量He-Ne 激光束的波长(1)移动M 1改变d ,可以观察到视场中心圆条纹向外一个一个冒出(或向内一个一个消失)。
开始记数时,记录M 1镜的位置读数d 1。
(2)数到圆条纹从中心向外冒出100个时,再记录M 1镜的位置读数d 2。
(3)利用式(1),计算He-Ne 激光束的波长λ。
(4)重复上述步骤三次,计算出波长的平均值λ。
最后与公认值λ0=632.8nm 比较,计算百分误差B 。
【实验数据记录】表1 测量He-Ne 激光束的波长 100=N 次数 m m /1dm m /2d()m m /12d d d -=∆Nnm /λ平均值1 34.02721 34.06121 0.03400 100 680.0 631.72 34.03276 34.06412 0.03136 100 627.23 34.03605 34.06768 0.03163 100 632.64 34.03938 34.07015 0.03077 100 615.4 5 34.04261 34.07332 0.03071 100 614.26 34.0455234.076550.03103100620.6表2 测量钠光双线(D 1D 2)的波长差 11=N序号0 1 2 3 4 m m /1d28.43 28.79 29.08 29.37 29.67 序号11 12 13 14 15 m m /2d31.7131.9932.2832.5832.87【数据处理与分析】1.计算He-Ne 激光的波长的平均值及其不确定度,写出测量结果;与公认值nm 8.6320=λ比较,计算百分误差B 。