迈克尔逊干涉仪的调节与使用
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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。
迈克尔逊干涉仪的调节和使用一.实验原理迈克尔逊干涉仪是一个分振幅法的双光束干涉仪,其光路如右图所示,它由反光镜M1,M2、分束镜P1和补偿板P2组成。
其中M1是一个固定反射镜,反射镜M2可以沿光轴前后移动,他们分别放置在两个相互垂直臂中,分束镜和补偿板与两个反射镜均成45°且相互平行,分束镜P1的一个面镀有半透半反膜,它能将入射光等强度的分为两束;补偿板是一个与分束镜厚度和折射率完全相同的玻璃板。
迈克尔逊干涉仪结构如下图所示,镜M1、M2的背面各有三个螺丝,调节M1、M2镜面的倾斜度,M1的下端还附有两个互相垂直的微动拉簧螺丝,用以精确的调整M1的倾斜度。
M2镜所在的导轨拖板由精密丝杠带动,可沿着导轨前后移动。
M2镜的位置由三个读数尺所读出的数值的和来确定,主尺、粗调手轮和微调手轮。
如图所示,躲光束激光器提供的每条光纤的输出端是一个短焦距凸透镜,经其汇聚后的激光束,可以认为是一个很好的点光源S发出的球面光波。
S1’为S经M1以及G1反射后所成的像,S2’为S经G1以及M2反射后所成的像。
S2’和S1’为两相干光源。
发出的球面波在其相遇的空间处处相干。
为非定域干涉,在相遇处都能产生干涉条纹。
空间任一点P的干涉明暗由S2’和S1’到该点的光程差Δ=r2-r1决定,其中r2和r1分别为S2’和S1’到P点的光程。
P点的光强分布的极大和极小的条件是:Δ=kλ(k=0,1,2…)为亮条纹Δ=(2k+1)λ(k=0,1,2…)为暗条纹2.He-Ne激光波长的测定当M1’与M2平行时,将观察屏放在与S2’,S1’连线相垂直的位置上,可看到一组同心干涉圆条纹,如图所示。
设M1’与M2之间的距离为d,S2‘和S1‘之间的距离为2d,S2’和S1‘在屏上任一点P的光程差为Δ=2dcosφφ为S2’到P点的光线与M2法线的夹角。
当改变d,光程差也相应发生改变,这时在干涉条纹中心会出现“冒进”和“缩进”的现象,当d增加λ/2,相应的光程差增加λ,这样就会“冒出”一个条纹;当d减少λ/2,相应的光程差减少λ,这样就会“缩进”一个条纹;因此,根据“冒出”和“缩进”条纹的个数可以确定d的该变量,它可以用来进行长度测量,其精度是波长量级,当“冒出”或“缩进”了N个条纹,d的改变两δd为:Δd=Nλ/2二.实验内容1.调节干涉仪,观察非定域干涉(1)水平调节,调节干涉仪底角螺丝,使仪器导轨水平,然后用锁圈锁住。
迈克尔逊干涉仪的调节及使用总结第一章迈克尔逊干涉仪的调节及使用(1)迈克尔逊干涉仪的主要部件是干涉管,是迈克尔逊干涉仪的核心部分。
根据其结构形状不同,可以分为A、 B两种类型: B型干涉管(一个可变半径光栏)是利用折射光的衍射实现的。
(2)望远镜头:由目镜和物镜两部分组成,前者使我们看清楚整个被测光波,后者则将分光镜反射回来的光汇聚成一束光线,从而照亮感光底片。
(3)分光镜:用来选择并进一步缩小所要观察的区域范围。
(4)感光底片:能感受和记录干涉信号的物体。
(5)空气折射器和球面反射镜:干涉管两端所引入的空气折射率相同,均为n(589nm),它决定着光波能否在这两端进行正常的干涉现象,从而确保干涉条纹的稳定性。
(6)盖玻片:它的作用是防止有的波长过长的光透过,保护了后面的物镜。
(7)仪器移动原理与显微镜中的粗准焦螺旋和细准焦螺旋相似。
(8)显微镜中的粗准焦螺旋和细准焦螺旋使物像两边的清晰范围基本相等,可以从视场中取任何一点为“ 0”进行放大或缩小。
而迈克尔逊干涉仪中的光栏和分光镜各自起到了独立的调节功能,也就是说他们不但具有粗准焦螺旋的作用,而且还对干涉管起着调节的作用,从而使光栏的宽度发生改变,以便在不同位置上能观察到不同波长的光。
(9)干涉条纹的特征:在干涉条纹周期内相邻条纹之间的距离称为相移;两条纹之间的距离称为波长;而一个光谱级(nm)包含许多波长(nm),例如可见光的波长范围为(λ=0nm, 1nm)。
(10)干涉仪的应用:(只有当)入射光振幅相同、频率相同,以及两束光波同时到达干涉管末端,而相位差满足|f(z)=|x(y) sin θ|<1,此时才能观察到干涉条纹。
因此,迈克尔逊干涉仪在干涉实验中的重要应用就是把不同波长的光进行干涉,从而得到很明显的干涉条纹。
(11)使用干涉仪注意事项:使用干涉仪时必须预先将待测光和参考光的偏振状态校正好,以免出现错误的干涉现象。
2.若需要做两束偏振光的干涉,最好先在参考光路中做完再去做测量。
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。
实验迈克尔逊干涉仪的调节和使用迈克尔逊干涉仪是一种用于测量光波长或者光速的仪器。
它的原理是利用光的干涉现象,通过对干涉条纹的观察来确定光波长或光速。
在使用迈克尔逊干涉仪之前,需要对其进行调节和使用。
本文将介绍迈克尔逊干涉仪的调节和使用方法。
一、迈克尔逊干涉仪的构成迈克尔逊干涉仪由四个主要部分组成,包括光源、分束器、反射镜和接收屏。
其中,光源产生光线,分束器将光线分成两束,反射镜将光线反射并重新合并,接收屏上观察条纹以得到测量结果。
(一)调节分束器1、端口对准:将分束器的两个端口(输入端和输出端)对准迈克尔逊干涉仪的两个端口。
2、校正透镜:将透镜与分束器固定并利用透镜校正分束器的输出光斑。
3、调节分束比:通过微调分束器的输入端镜片的位置来调节分束比。
4、校准光路:检查光路是否正确,包括分束后光线是否平行、目标反射镜是否正对着分束器等等。
(二)调节反射镜1、调整反射镜位置:将反射镜置于正确的位置并垂直于光路。
2、确定反射面度数:通过原理图和求解器确定反射面的度数,比如60度。
3、调节反射镜倾斜度:利用半反射膜来调节反射镜的倾斜度,并通过角度计来检查反射镜是否平行于接收屏。
(三)调节光源1、选择光源:选择一款适合的光源。
2、调整灯丝位置:将灯丝调整到正确的位置,使其照亮整个系统。
3、调节灯丝亮度:通过增减电压来调节灯丝的亮度。
(四)调节接收屏1、确定焦距:通过调节接收屏的距离和位置,找出最合适的焦距。
2、校准位置:将接收屏和反射镜垂直,通过调节位置校准光路。
1、准备工作:确保所有部件都已经开始预热,光线已经稳定。
2、测量方法:打开光源,观察条纹的规律性,通过实验得到测量结果。
3、数据处理:将观察到的条纹照片拍摄下来,进行后续处理,包括调整对比度和亮度以及增加标尺等等。
四、注意事项1、留意温度:因为干涉仪精度较高,所以需要注意外部温度的影响。
2、留意光线:因为干涉仪只能使用单色光线,因此需要注意室内环境的影响。
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常用的光学仪器,被广泛应用于干涉测量、光学相干等领域。
本文将介绍迈克尔逊干涉仪的调整和使用实验报告,以帮助读者更好地理解和应用该仪器。
一、实验目的本实验的目的是通过调整迈克尔逊干涉仪的各个部件,使其能够正常工作,并实现干涉现象的观察和测量。
二、实验器材1. 迈克尔逊干涉仪主体:包括光源、分束器、反射镜、反射镜支架等。
2. 干涉图样观察装置:包括目镜、测量尺等。
三、实验步骤1. 调整光源:将光源放置在适当位置,并确保其能够发出稳定的光束。
2. 调整分束器:通过调整分束器的位置和角度,使得从分束器出射的两束光能够平行地照射到反射镜上。
3. 调整反射镜:调整反射镜的位置和角度,使得反射的光能够重新汇聚到分束器上,并形成干涉现象。
4. 观察干涉图样:通过目镜观察干涉图样,调整反射镜的位置和角度,使得干涉条纹清晰可见。
5. 测量干涉现象:使用测量尺等测量工具,对干涉条纹进行测量,以得到干涉现象的具体参数。
四、实验结果与分析经过以上调整步骤,我们成功地调整了迈克尔逊干涉仪,并观察到了清晰的干涉图样。
通过测量尺测量干涉条纹的间距,我们可以得到干涉现象的具体参数,如波长、相位差等。
在实验过程中,我们注意到调整分束器的位置和角度对干涉图样的清晰度和稳定性有很大的影响。
如果分束器位置不准确,会导致干涉图样模糊或消失;如果分束器角度不准确,会导致干涉图样的条纹不清晰。
因此,在调整分束器时需要仔细操作,确保其位置和角度的准确性。
另外,调整反射镜的位置和角度也是关键步骤。
反射镜的位置调整不当会导致干涉图样错位或形成不规则的干涉条纹;反射镜的角度调整不当会导致干涉条纹的强度变化或消失。
因此,在调整反射镜时需要注意细微的调整,并通过目镜观察干涉图样的变化,以达到最佳的调整效果。
五、实验总结通过本次实验,我们成功地调整了迈克尔逊干涉仪,并观察到了清晰的干涉图样。
迈克尔逊干涉仪的调节和使用教学目的1、了解光的干涉花样形成的原理,能区别等倾干涉和等厚干涉;2、学会使用迈克尔逊干涉仪,并能用其测量激光的波长;3、形成实事求是的科学态度和严谨、细致的工作作风。
重难点重点:迈克尔逊干涉仪的调整和使用难点:1)干涉花样形成的原理;2)白光干涉图样的调节教学方法讲授与演示相结合学时3学时一、实验简介光的干涉是重要的光学现象之一,是光的波动性的重要实验依据。
两列频率相同、振动方向相同和位相差恒定的相干光在空间相交区域将会发生相互加强或减弱现象,即光的干涉现象。
相干光源的获取除用激光外,在实验室中一般是将同一光源采用分波阵面或分振幅两种方法获得,并使其在空间经不同路径后会合产生干涉。
根据干涉条纹数目和间距的变化与光程差、波长等的关系式,可以测出微小长度变化(光波波长数量级)和微小角度变化等,因此干涉现象在照相技术、测量技术、平面角检测技术、材料应力及形变研究等领域有着广泛地应用。
的光学干涉仪器进行实验,精确地测量微小“长度”,否定了“以太”的存在,这个著名实验为近代物理学的诞生和兴起开辟了道路,1907年获诺贝尔奖。
迈克尔逊干涉仪原理简明,构思巧妙,堪称精密光学仪器的典范。
随着对仪器的不断改进,还能用于光谱线精细结构的研究和利用光波标定标准米尺等实验。
目前,根据迈克尔逊干涉仪的基本原理,研制的各种精密仪器已广泛地应用于生产生活和科技领域。
如观察干涉现象,研究许多物理因素(如温度、压强、电场、磁场等)对光传播的影响,测波长、测折射率等。
二、实验目的1、了解迈克尔逊干涉仪的结构和干涉花样的形成原理;2、学会迈克尔逊干涉仪的调整和使用方法;3、观察等倾干涉条纹,测量He Ne -激光的波长;4、了解钠光、白光干涉花样的特点。
在迈克尔逊干涉仪中产生的干涉等效于 膜'12,M M 的薄膜干涉。
两束光的光程差为:2cos d i k δλ==(一)、扩展光源产生的干涉图(定域干涉)1、1M 和'2M 严格平行——等倾干涉条纹特点:1)明暗相间的同心圆纹,条纹定域在 无穷远(需用会聚透镜成像在光屏上);2)中心级次最高,2k d λ=; 3)d 增大,条纹从中心向外“涌出”, d 减小,条纹向中心“陷入”,每“涌出” 或“陷入”一个条纹,间距的改变为2λ,“涌出”和“陷入”的交接点为0d =情况(无条纹)。
4)干涉条纹的分布是中心宽边缘窄,d 增大条纹变窄12k k k k i i i di λ-∆=-≈(,k d i 增加时条纹变窄)2、1M 和'2M 有一很小的夹角——等厚干涉()22cos 212d i d i ∆=≈-1)当入射角也较小时为等厚干涉,条纹定域在薄膜表面附近;2)在两镜面交线附近处,d 较小,i 的影响可以略去,干涉条纹是一组平行于1M 和'1'2M 1M 2M 1P i 'i rLadb '2"2O"1S()[]if i f r ⋅≈=tan 4125-—图1S 2S 三、实验原理d 变化时,等倾干涉条纹的变化特征'2M 交线的等间隔的直线条纹;3)在离1M 和'2M 交线较远处,d 较大,i 的影响不可以略去,干涉条纹变成弧形,且条纹弯曲的方向是背向两镜面的交线。
(二)、点光源照明产生的干涉图(非定域干涉) 且相干长度较短,因此在实验室中观察白光的干涉需要满足下面的条件: 对于等倾干涉,需要在d 接近零时才能看到;对于等厚干涉,在1M 和'2M 的交线附近才能看到。
因为0d =时,所有波长的干涉情况相同,不显彩色,而当d 较大时不同波长的干涉条纹重叠,使照明均匀,彩色消失。
四、实验仪器迈克尔逊干涉仪(100WSM -),He Ne -激光器,钠光灯,日光灯,扩束镜,屏。
附1:迈克尔逊干涉仪的主体结构图3点光源非定域干涉2θM 2底座由生铁铸成,较重,确保仪器的稳定性。
底座由三个调平螺丝(9)支撑,调平后,可以 拧紧锁紧圈(10)以保持座架稳定。
2)导轨导轨由两根平行的长约280毫米的框架(7)和精密丝杆(8)组成,被固定在底座上,精密 3)拖板部分拖板(11)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(6),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)在导 轨面上滑动,实现粗动。
动镜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。
倾角可分别用镜背后面的三颗滚花螺丝(13)来1125——图型100 WSM 151210111314181617912123456782125——图对照仪器向学生介绍干涉仪、激光器1)底座丝杆穿过框架正中,丝杆螺距为1毫米。
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,有可能使螺丝丝口打滑或平面镜破损。
4)定镜部分定镜(14)与动镜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)使其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;通过调节垂直拉簧螺钉(16)使其在垂直方向转过一微小的角度,能够使干涉条纹上下微动;与三颗滚花螺丝相比,拉簧改变镜面的方位小得多。
定镜部分还包括分光板和补偿板。
5)读数系统和传动部分——三级读数系统动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;粗调手轮(2)旋转一周,拖板移动1毫米,即动镜移动1毫米,同时,读数窗口(3)内的鼓轮也转动一周,鼓轮的一圈被等分为100格,每格为10-2毫米,读数由窗口上的基准线指示;微调手轮(1)每转过一周,拖板移动0.01毫米,可从读数窗口中看到读数鼓轮移动一格,而微调鼓轮的周线被等分为100格,则每格表示为10-4毫米。
最后读数应为上述三者之和,加上估读一位,可读到510mm-。
6)附件(支架杆17、像屏18等)附2:He Ne-激光器特点:单色性好,方向性强,相干性好,亮度高。
结构:阳极(杆状)、阴极(铝质圆筒)、谐振腔(两侧有高反射率的反射镜、腔内按一定比例充有氦气和氖气)。
主要技术参数:输出波长6328A,输出功率:1~2mW,光束发射角 1.5mrad<,触发电压3500V ≥,工作电压1200V ,最佳工作电流5mA 。
五、实验内容与步骤 (一)迈克尔逊干涉仪的调节1、利用水平调节螺丝,调干涉仪水平2、调整激光束与干涉仪的光路大致垂直 目测:激光管中心轴线大致垂直于定镜;调节:打开激光器,调定镜背后的三颗滚花螺丝使定镜反射的光束,返回激光发射 孔(可以不作要求,一般目测就可以了)。
3、旋转粗动手轮,使动镜和定镜到镀膜面的距离大致相等4、调12M M ⊥调动镜背面的三颗螺丝(有时还需要调定镜背面的三颗螺丝),使观察屏上两个最 亮的光点完全重合。
5、观察等倾干涉条纹在光路中加进凸透镜并调整之,让激光束通过透镜中心。
此时观察屏上出现干涉 条纹(不一定是圆形,可能是弧形),然后细调垂直拉簧、水平拉簧(有时还需调节动 镜或定镜背面的三颗螺丝),屏上可出现干涉圆环。
(二)测量He Ne -激光的波长1、调零因转动微调鼓轮时,粗调鼓轮随之转动;而转动粗调鼓轮时,微调鼓轮则不动,所 以测读数据前,要调整零点。
将微调鼓轮顺时针(或逆时针)转至零点然后以同样的方 向转动粗调鼓轮,对齐任意一刻度线(注意两个鼓轮的旋转方向一致)。
2、测量读出动镜M 1所在的相对位置,此为“0”位置,然后沿同一方向转动微调手轮, 仔 细观察屏上的干涉条纹“涌出”或“陷入”的个数。
每隔50个条纹,记录一次动镜 M 1的位置,共记450条条纹,读10个位置的读数,填入自拟的表格中。
注意位置读数 时可精确到10-4mm ,估读到10-5mm 。
3、数据处理由2d k λ=∆∆计算出He Ne -激光的波长。
用逐差法处理数据,并用不确定度表 示测量结果。
(三)观察白光彩色干涉条纹(选做)1、移动1M 镜,使0d ≈旋转粗动手轮,找到干涉条纹“涌出”和“陷入”的分界点。
2、观察白光的等倾干涉条纹拿掉激光器和扩束镜,换成日光灯,即可观察到白光的等倾干涉条纹。
3、观察白光的等厚干涉条纹在等倾干涉基础上,细心调节水平/垂直拉簧螺丝,使2M 倾斜直到整个视场条纹 变成等轴双曲线形状,再极小心地旋转微调手轮找到中央条纹,其两侧对称分布着红、 橙、黄、绿、青、蓝、紫的彩色条纹,记录观察到的条纹形状和颜色分布。
(四)测量钠光的双线波长差(选做)条纹的非相干迭加,d 变化时,视场中干涉条纹交替出现 “清晰”和“模糊甚至消失”:清晰:1122d m n λλ==模糊:21220.5)()d m k n k λλ=+=+(+ ()()2121221212144d d d d λλλλλ=≈---设模糊到模糊1M 移动距离为d ∆,由对称性有:2122dλλ∆≈∆由于模糊区较宽,实际测量只需用粗调手轮,测出10个模糊区的间距去计算。
当用钠光做实验时,干涉场中的强度分布是两组干涉六、实验数据记录与数据处理 1、数据记录表格(76.23810m λ-=⨯)2、数据处理 1)平均值()()5150.079100.079150.079250.079300.079250.07921i i d d mm=∆=∆=++++=∑()()()720.0792120.0006337 6.33710250mm d mm m k λ-⨯∆====⨯∆ 2)不确定度d ∆的A 类不确定度:0.000037dA U mm ∆==d ∆的B 类不确定度: 0.00005mm ∆=仪 5i i d d +∆=∆=∆仪 0.000050.00002433dB dU mm ∆∆=∆==∆=⨯=仪Δd 的总不确定度: 0.00004d U mm ∆=== 故λ的总不确定度为: ()1020.000042310250dmm U U m k λ-∆⨯===⨯∆ 3)测量结果10(63373)10U m λλλ-=±=±⨯ m 10106328-⨯=标λ测量结果的相对误差:000000632863371001000.146328E λλλλ--=⨯=⨯=测标标 七、注意事项1、迈克尔逊干涉仪系精密光学仪器,使用时应注意防尘、防震;不要对着仪器说 话、咳嗽等;测量时动作要轻、缓,尽量使身体部位离开实验台面,以防震动;不能触 摸光学元件光学表面。
2、2M (或1M )镜后的调节螺丝、拉簧不要旋得过紧,以防镜片受压变形和损坏 螺丝、拉簧,实验完毕,应将调节螺丝、拉簧松开,以免镜面、拉簧变形。