实验二十八 迈克耳孙干涉仪的调节和使用
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试验十四迈克耳孙干预仪的调节和运用迈克耳孙干预仪在近代物理学的成长中起过主要感化.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”试验.标定米尺及揣摸光谱精致构造等三项有名的试验.第一项试验解决了当时关于“以太”的争辩,并为爱因斯坦创立相对论供给了试验根据;第二项工作实现了长度单位的尺度化.迈克耳孙发明镉红线(波长λ)是一种幻想的单色光源.可用它的波长作为米尺尺度化的基准.他界说1m=1553164.13镉红线波长,精度达到10-9,这项工尴尬刁难近代计量技巧的成长作出了主要进献;迈克耳孙研讨了干预条纹视见度随光程差变更的纪律,并以此揣摸光谱线的精致构造.今天,迈克耳孙干预仪已被更完美的现代干预仪代替,但迈克耳孙干预仪的根本构造仍然是很多现代干预仪的基本.【试验目标与请求】1.进修迈克耳孙干预仪的道理和调节办法.2.不雅察等倾干预和等厚干预图样.3.用迈克耳孙干预仪测定He-Ne激光束的波长和钠光双线波长差.【试验仪器】迈克耳孙干预仪,He-Ne激光束,钠光灯,扩束镜,毛玻璃迈克耳孙干预仪是运用光的干预道理,测量长度或长度变更的周详的光学仪器,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-不雅察屏.图7-1迈克耳孙干预仪光路图从氦氖激光器发出的单色光s,经扩束镜L将光束扩束成一个幻想的发散光束,该光束射到与光束成45˚竖直的分光板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雷同的反射光(1)和(2).这两束光沿着不合的偏向射到两个平面镜M1和M2上,经两平面镜反射至G1后会合在一路.细心调节M1和M2,就可以在E处不雅察到干预条纹.G2为抵偿板,其材料和厚度与G1雷同,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.迈克耳孙干预仪的构造图如图7-2所示.两平面镜M1和M2放置在互相垂直的两臂上.个中平面镜M2是固定的,平面镜M1可在周详的导轨上前后移动,以便转变两光束的光程差,移动规模在0~100nm内.平面镜M1.M2的面前各有三个微调螺丝(图中的3.12),用以转变平面镜M1.M2的角度.在平面镜M2的下端还附有两个互相垂直的拉簧螺丝10.11,可以细调平面镜M2的竖直度.移动平面镜M1有两种方法:一是扭转粗调手轮7可以较快地移动M1:二是扭转微调鼓轮9可以微量移动M1(假如迈克耳孙干预仪有紧固螺丝8,则在迁移转变微调鼓轮前,先要拧紧紧固螺丝8,迁移转变粗调手轮前必须松开紧固螺丝8,不然会破坏周详丝杆.若没有紧固螺丝,直接扭转微调鼓轮9则可微量移动M1).平面镜M1的地位读数由三部分构成: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;在微着手轮上最小刻度值为0.0001mm,还可估读到0.0001mm的1/10.【试验道理】一.等倾干预条纹等倾干预条纹是迈克耳孙干预仪所能产生的一种主要的干预图样.如图7-1和图7-3所示,当M1和M2垂直时,像M'2是M2对半反射膜的虚象,其地位在M1邻近.当所用光源为单色扩大光源时,我们在E处不雅察到的干预条纹可以看作实反射镜M1和虚反射镜M'2所反射的光叠加而成的.设d为M1.M'2间的距离,θ为入射光束的入射角,θ'为折射角,因为M1.M'2间是空气层,折射率n=1,θ=θ'.当一束光入射到M1.M2镜面而分离反射出(1).(2)两条光束时,因为(1).(2)来自统一光束,是相关的,两光束的光程差δ为当d一准时,光程差δ跟着入射角θ的变更而转变,统一倾角的各对应点的两反射光线都具有雷同的光程差,如许的干预,其光强散布由各光束的倾角决议,称为等倾干预条纹.当用单色光入射时,我们在毛玻璃屏上不雅察到的是一组明暗相间的齐心圆条纹,而干预条纹的级次以圆心为最大(因δ=2dconθ=mλ,当d一准时,θ越小,conθ越大,m的级数也就越大).当d减小(即M1向M'2接近)时,若我们跟踪不雅察某一圈条纹,将看到该干预环变小,向中间压缩(因d变小,对某一圈条纹2dconθ保持恒定,此时θ就要变小).每当d减小λ/2,干预条纹就向中间消掉一个.当M1与M'2接近时,条纹变粗变疏.当M1与M'2完整重合(即d=0)时,视场亮度平均.当M1持续沿原偏向进步时,d逐渐由零增长,将看到干预条纹一个一个地从中间冒出来,每当d增长λ/2,就从中心冒出一个,跟着d的增长,条纹重叠成隐约一片,图7-4暗示d变更时对于干预条纹的影响.二.测量光波的波长在等倾干预前提下,设M1移动距离∆d,响应冒出(或消掉)的圆条纹数N,则由上式可见,我们从仪器上读出∆d,同时数出响应冒出(或消掉)的圆条纹数N,就可以盘算出光波的波长λ.*三.等厚干预条纹若M1不垂直M2,即M1与M'2不服行而有一渺小的夹角,且在M1与M'2订交处邻近,两者形成劈形空气膜层.此时将不雅察到等厚干预条纹,凡劈上厚度雷同的各点具有雷同的光程差,因为劈形空气层的等厚点的轨迹是平行于劈棱(即M1与M'2的交线)的直线,所以等厚干预条纹也是平行于M1与M'2的交线的明暗相间的直条纹.当M1与M'2相距较远时,甚至看不到条纹.若移动M1使M1与M'2的距离变小时,开端消失清楚地条纹,条纹又细又密,且这些条纹不是直条纹,一般是曲折的条纹,弯向厚度大的一侧,即条纹的中心凸向劈棱.在M1接近M'2的进程中,条纹变节交线移动,并且逐渐变疏变粗,当M1与M'2订交时,消失明暗相间粗而疏的条纹.个中心几条为直条纹,两侧条纹跟着离中心条纹变远,而微显曲折.跟着M1持续沿着原偏向移动时,M1与M'2之间的距离逐渐增大,条纹由粗疏逐渐变得精密,并且条纹逐渐朝相反偏向曲折.当M1与M'2的距离太大时,条纹就隐约不清.图7-5暗示M1与M'2距离变更引起干预条纹的变更.四.测定钠光双线(D1D2)的波长差当M1与M'2相平行时,得到明暗相间的圆形干预条纹.假如光源是绝对单色的,则当M1镜迟缓地移动时,固然视场中条纹不竭涌出或陷入,但条纹的视见度应该不变.设亮条纹光强I1,相邻暗条纹光强为I2,则视见度V可暗示为视见度描写的是条纹清楚的程度.假如光源中包含有波长λ1和λ2邻近的两种光波,而每一列光波均不是绝对单色,以钠黄光为例,它是由中间波长λ1λ2=589.6nm的双线构成,波长差为0.6nm.每一条谱线又有必定的宽度,如图7-6所示,因为双线波长差∆λ与中间波长比拟甚小,故称之为准单色光.用这种光源照明迈克耳孙干预仪,它们将各自产生一套干预图,干预场中的强度散布则是两组干预条纹的非相关叠加,因为λ1和λ2有渺小的差别,对应λ1的亮环的地位和对应λ2的亮环的地位,将随d的变更,而呈周期的重合和错开,是以d变更时,视场中所见叠加后的干预条纹瓜代消失“清楚”和“隐约”甚至消掉.设在d值为d1时,λ1和λ2均为亮条纹,视见度最佳,则有为整数)假如λ1>λ2,当d值增长到d2,若知足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,M1移动的距离为K可得二次波长差∆λλ1.λ2的平均值.因为视见度最差时,M1的地位对称地散布在视见度最佳地位的两侧,所以相邻视见度最差的M1移动距离∆d与∆λ的关系为【试验内容】*必做内容1.调节迈克耳孙干预仪,不雅察等倾干预(1)用He-Ne激光器作光源,使入射光束大致垂直平面镜M2.在激光器前放一孔屏(或直接运用激光束的出射孔),激光器经孔屏射向平面镜M2,遮住平面镜M1,用自准直法调节M2面前的三个微调螺丝(须要时,可调节底角螺丝),使由M2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M2.(2)使平面镜M1和M2大致垂直.遮住平面镜M2,调节平面镜M1面前的三个微调螺丝,使由M1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M1和M2大致互相垂直.(3)不雅察由平面镜M1.M2反射在不雅察屏上的两组光点像,再细心微调M1.M2面前的三个调节螺丝,使两组光点像中最亮的两点完整重合.(4)在光源和分光板G1之间放一扩束镜,则在不雅察屏上就会消失干预条纹.迟缓.细心地调节平面镜M2下端的两个互相垂直的拉簧微调螺丝,使齐心干预条纹位于不雅察屏中间.(1)移动M1转变d,可以不雅察到视场中间圆条纹向外一个一个冒出(或向内一个一个消掉).开端记数时,记载M1镜的地位读数d1.(2)数到圆条纹从中间向外冒出100个时,再记载M 1镜的地位读数d 2.(3)运用式(1),盘算He-Ne 激光束的波长λ.(4)反复上述步调三次,最后与公认值λ0=632.8nm 比较,盘算百分误差B . 【试验数据记载】表1 测量He-Ne 激光束的波长表2 测量钠光双线(D 1D 2)的波长差【数据处理与剖析】1.盘算He-Ne 激光的波长的平均值及其不肯定度,写出测量成果;,盘算百分误差B .由格罗布斯判据则剔除坏数据第一组数据之后盘算:则AB,盘算百分误差2.盘算钠光双线(D1D2)波长差的平均值及其不肯定度,写出测量成果;与公认值∆λ=0.6nm比较,盘算百分误差所以:由格罗布斯判据所以无坏数据则AB【留意事项】1.测量He-Ne激光束波长时,微着手轮只能向一个偏向迁移转变,以免引起空程误差.2.眼睛不要正对着激光束不雅察,以免毁伤目力.3.请不要用手摸迈克耳孙干预仪的光学元件.。
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。
迈克耳逊干涉仪的调整与使用【实验目的】(1)了解迈克耳逊干涉仪的原理、结构及调整方法。
(2)测量激光波长。
(3)观察白光干涉现象。
(4)测量固体透明物质的折射率(或厚度)。
(5)测量钠黄光双线的波长差及相干时间。
【实验原理】1. 迈克耳逊干涉仪的结构和基本光路迈克耳逊干涉仪的结构如图4.5.1所示,其光学系统主要由两个平面反射镜(动镜M1、定镜M2)、分光板G1和补偿板G2组成,分光板G1和补偿板G2相互平行且与动镜M1成45︒角放置。
分光板的后表面镀有半反射半透射膜,定镜M2和动镜M1的后面分别有三个可以调节的小螺钉,可以调节平面镜的方位,在定镜M2的下方有水平和垂直方向两个拉簧微调螺丝,用以微调镜面的方位。
动镜M1可以通过调粗调手轮和调微调手轮来改变其位置,M1的位置坐标可从仪器上的读数装置上读出。
迈克耳逊干涉仪的读数装置由三部分组成:① 主尺:在动镜的左下方;② 读数窗口:在仪器的正面上方;③ 微调手轮:在仪器的右侧面。
它们的读数由这三部分读数之和而定:① 主尺:分度值为1 mm;② 读数窗口:分度值为0.01 mm;③ 手轮:分度值为0.000 1 mm,再估读到0.000 01 mm。
迈克耳逊干涉仪的结构图4.5.11—分光板;2—补偿板;3—定镜M2;4—动镜M1;5—反射镜调节螺丝;6—拖板;7—丝杆;8—导轨;9、10—定镜微调螺丝;11—微调手轮;12—粗调手轮;13—读数窗口;14—联动装置;15—底座;16—底座水平调节螺丝;17—支撑杆图4.5.2所示是迈克耳逊干涉仪的基本光路图。
从光源S发出的光被分光板G1分成强度接近的两束光:反射光①和透射光②,这两束光是由同一束光分出的,它们是相干光。
①光和②光经镜M1和M2的反射后,再经过G1的透射和反射到观察屏上重叠而形成干涉条纹。
其干涉现象可等效地看做是由定镜M1处发出的光束和由M2在G1半反射镜中的虚像M'2 位于定镜附近发出的光束相干涉而成。
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。
实验报告班级姓名学号日期室温25.7℃气压102.51KPa 成绩教师实验名称迈克尔逊干涉仪的调节和使用【实验目的】1、了解迈克尔逊干涉仪的工作原理,掌握其调节和使用的方法;2、应用迈克逊干涉仪,测量He-Ne激光器、扩束镜。
【实验仪器】迈克尔逊干涉仪、He-Ne激光器、扩束镜。
【实验原理】迈克尔逊干涉仪的光路和结构如图所示。
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。
当M1 和M2ˊ严格平行时,所得的干涉为等倾干涉。
所有倾角为i的入射光束,由M1和M2ˊ反射光线的光程差△均为△=2dcosiM2平行M1’且相距为d,S发出的光对M2来说,如S’发出的光,而对于E处的观察者来说,S’如位于S2’一样。
又由于半反射膜G的作用,M1如同处于S1’的位置,所以E处观察到的干涉条纹,犹如S1’、S2’发出的球面波,它们在空间处处相干,把观察屏放在E空间不同位置,都可以看到干涉花纹,因此这一干涉为非定域干涉。
如果把观察屏放在垂直于S1’、S2’的位置上,则可以看到一组同心圆,而圆心就是S1’,、S2’的连线与屏的交点E 。
迈克⽿孙⼲涉仪的调节和使⽤迈克⽿孙⼲涉仪的调节和使⽤实验⽬的1、掌握迈克尔逊⼲涉仪的调节和使⽤⽅法;2、调节和观察迈克尔逊⼲涉仪产⽣的⼲涉图,加深对各种⼲涉条纹特点的理解;3、应⽤迈克尔逊⼲涉仪测定钠光和He-Na 激光的波长。
实验仪器迈克尔逊⼲涉仪钠光源激光源实验原理迈克⽿孙⼲涉仪主要由两个相互垂直的全反射镜M 1、M 2和⼀个放置的半反射镜p 1组成,如图1所⽰,从光源S 来的光在p 1的半反射⾯上被分成反射光(1)和透射光(2),两束光的强度近似相等。
光束(1)射向M 1镜,反射折回通过p 1;光束(2)通过p 2射向M 2镜,反射后再通过p 2射⾄p 1的半反射⾯处再次反射。
最后这两束相⼲光在空间相遇产⽣⼲涉。
⽤屏或眼睛在E 处可以观察到它们的⼲涉条纹。
p 2是为了消除光束(1)和光束(2)的光程不对称⽽设置的,它与p 1有相同的厚度和折射率,它补偿了(1)、(2)两光束的附加光程图1差,称为“补偿板”。
由于从M 2返回的光线在分光板p 1第⼆⾯上反射,使M 1附近形成⼀平⾏于M 1的虚像,因⽽光在迈克尔逊⼲涉仪中⾃M 1和M 2的反射,相当于⾃M 1和的反射。
由此可见,在迈克尔逊⼲涉仪中所产⽣的⼲涉与厚度为d 的空⽓膜所产⽣的⼲涉是等效的。
实验中采⽤不同的光源会形成不同的⼲涉情况,即有“定域⼲涉”和“⾮定域⼲涉”。
1.当光源为单⾊点光源时,它发出的光被p 1分为光强⼤致相同的两45'2M '2M图2束光(1)和(2),如图2所⽰。
其中光束(1)相当于从虚像发出,再经过M 1反射,成像于;光束(2)相当于从虚像发出,再经过反射成像于(是M 2关于p 1所成的像)。
因此,单⾊点光源经过迈克⽿孙⼲涉仪中两反射光,可看作是从和发出的两束相⼲光。
在观察屏上,于的连线所通过的程差为2d ,⽽在观察屏上其他点P 的程差为2dcosi (其中d 是与的距离,i 是光线对或的⼊射⾓)。
因⽽⼲涉条纹是以为圆⼼的⼀组同⼼圆,中⼼级次⾼,周围级次低。
2 迈克尔逊干涉仪的调整和使用仪器简介迈克尔逊干涉仪是1883年美国物理学家迈克尔逊和莫雷发明的分振幅法双光束干涉仪,其主要特点是两相干光束分得很开,且它们的光程差可通过移动一个反射镜(本实验采用此方法)或在一光路中加入一种介质来方便地改变,利用它可以测量微小长度及其变化,随着应用的需要,迈克尔逊干涉仪有多种多样的形式。
迈克尔逊干涉仪的结构如图,一个机械台面5固定在较重的铸铁底座2上,底座上有三个调节螺丝钉1,用来调节台面的水平。
在台面上装有螺距为1毫米的精密丝杆6,丝杆的一端与齿轮系统12相连接,转动手轮13或微调鼓轮15,都可使丝杆转动,从而使卡在丝杠上的平面镜M 2沿着导轨7移动。
M 2镜的位置及移动的距离可从装在台面左侧的毫米标尺(未画出)、读数窗11及微调鼓轮15上读出。
手轮和微调鼓轮圆周均被分成100小格,微调鼓轮每转一周,手轮就转过1格;手轮每转过一周(由读数窗读出),M 2镜就平移1毫米。
由此可见,三个位置读数时,最小刻度有如下关系:毫米标尺(直线)∶手轮(读数窗)∶微调鼓轮(刻度圆周)=104∶102∶1根据有效数字的特点,在微调鼓轮圆周上还可估读一位,即以毫米为单位记录M 2镜的位置时,应保留到10-5。
M 1镜是固定在镜台上的,M 1 、M 2两镜的后面各有三个螺丝钉4,可改变镜面倾斜度(实验中只调节M 1镜后的螺丝),M 1镜台下面还有一个水平微调螺丝和一个垂直微调螺丝,其松紧使镜台产生一极小的形变,从而可以对M 1镜的倾斜度作更精细的调节,G 1和G 2分别为分光板和补偿板。
M 1 、M 2和G 1的内表面都镀了银(便于反射光线,其中G 1的内表面为半反射面)。
在操作及测量读数时要注意:(1)分光板G 1、补偿板G 2和平面镜M 1(M 2)均成45°角,且已固定在基座上,调节时动作要轻,不得强扳。
(2)分光板G 1、补偿板G 2、平面镜M 1和平面镜M 2均为精密光学元件,必须保持清洁,切忌6精密丝杆(附标尺)11 读数窗 12 13 15 14 16触摸或拆卸,也不要擦拭光学表面。
实验二十八 迈克耳孙干涉仪的调节和使用
【预习题】
1.迈克耳孙干涉仪主要由哪些光学元件组成,各自的作用是什么?
答:迈克耳孙干涉仪主要由分光板1G 、补偿板2G 、可移动平面反射镜1M 和固定平面反射镜2M 4种光学元件组成。
1G 的作用是将一束光分成强度大致相同的两束光——反射光(1)和透射光(2);2G 的材料和厚度与1G 相同,作用是补偿光束(2)的光程,使光束(2)与光束(1)在玻璃中走过的光程大致相同;1M 的作用是反射(1)光;2M 的作用是反射(2)光。
2.怎样调节可以得到等倾干涉条纹?怎样调节可以得到等厚干涉条纹? 答:当M 1、M 2严格垂直时,调出的圆条纹为等倾干涉条纹。
当M 1、M 2不垂直时,调出的干涉条纹为等厚干涉条纹。
3.如何用He 一Ne 激光调出非定域的等倾干涉条纹?在调节和测其波长时要注意什么?
答:① 用He 一Ne 激光调出非定域的等倾干涉条纹的方法如下:
(1)调节He 一Ne 激光束大致与平面镜2M 垂直。
(2)遮住平面镜1M ,用自准直法调节2M 背后的三个微调螺丝,使由2M 反射回来的一组光点象中的最亮点返回激光器中,此时入射光大致垂直平面镜2M 。
(3)遮住平面镜2M ,调节平面镜1M 背后的三个微调螺丝,使由1M 反射回来的一组光点象中的最亮点返回激光器中,使平面镜1M 和2M 大致垂直。
(4)观察由平面镜1M 、2M 反射在观察屏上的两组光点象,再仔细微调1M 、2M 背后的三个调节螺丝,使两组光点象中最亮的两点完全重合。
(5)在光源和分光板1G 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2M 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 在测量He-Ne 激光波长时要注意:眼睛不要正对着激光束观察,以免损伤视力。
【思考题】
1.迈克耳孙干涉仪观察到的圆条纹和牛顿环的圆条纹有何本质不同?
答:迈克尔逊干涉仪观察到的圆条纹是等倾干涉条纹,且条纹级次中心高边缘低;而牛顿环的圆条纹为等厚干涉条纹,条纹级次是中心低边缘高。