大学物理演示实验

实验的目的

1，了解迈克尔逊干涉仪的结构；

2.掌握迈克尔逊干涉仪的结构；

3.观察光的等倾干涉现象和掌握波长的方法；

4、掌握差分法处理数据。

第二，实验仪器

氦氖激光器，扩束透镜，迈克尔逊干涉仪

三个实验原则

迈克尔逊干涉仪的光学系统如图所示。它由分光镜G、补偿板H、固定反射镜M1和移动反射镜M2组成。M1和M2互相垂直。分束器和补偿板是一对材料和外观相同的平面光学玻璃。它们相互平行，分别与M1，M2成约45度角。分光镜次数不同引起的光程差。来自点光源(或扩展光源)的光入射到分光镜上，分成强度相同的“1”和“2”相干光，分别被M1和M2反射，投射到光屏上(对于扩展光源，眼睛正对着观察)产生干涉现象。由于M1垂直于M2，可以等效地认为M2和M1的虚像形成了一个厚度为d的空气隙，d的大小随M2的位置而变化，因此两光线的光程差可以由下式确定:

(1)

其中，Iˇ是光线“1”对M2的入射角。当d一定时，δ由iˊ决定，iˊ同方向的光程差相等，形成等倾干涉条纹。并满足:

k=0、1、2、3…… (2)

亮色条纹:

k=0、1、2、3…… (3)

深色条纹。条纹是一个明暗交替的同心圆环，类似于牛顿环干涉条纹，但不同的是，这个同心圆环外侧的干涉水平较低，越靠近圆心干涉水平越高。中心干扰水平最高。现在分析公式(2)。对于第一个亮条纹，有:

(4)

当d增大时，为了保证方程(4)仍然成立，IK '也必须增大，即K级亮条纹向外扩张，反之，当d减小时，IK '也必须减小，K级亮条纹向内收缩。特别考虑了iˊ=0(即圆心)。满足:

(5)

这是一条明亮的条纹。然后，当D增大时，中心亮条纹的等级K增大，亮条纹从中心向外出现；当D减小时，中心亮条纹的水平降低，亮条纹向中心会聚。每当d发生变化时，干涉条纹就会出现或在中心处闭合。当d改变时，n个干涉条纹出现或进入中心。根据这一现象，可以确定光波的波长。

假设动镜M2原来在D1的位置，现在移动M2的位置，观察并计算同时出来或进来的中央亮条纹的数量。当M2移动到位置D2时，相应地，亮条纹出来或进来的数量是n。有:

(6)

四、实验步骤

1.取下扩束镜，打开激光电源发射激光，调整激光方向，使入射光与反射光重合。

2.在屏幕或墙上观察M1和M2反射的两组光点，反复调整背面的三个螺丝，使M1反射的光点和M2反射的光点一一重合。

3.将扩束透镜放入激光束中，使激光束扩展并投射到分束器上，调整照射位置，直到在屏幕上观察到同心圆。

4.转动微动手轮观察干涉图样的变化，顺时针或逆时针转动手轮观察干涉图样中心的出现或收入。

动词 （verb的缩写）数据记录和处理

DN(毫米)M DM(毫米)DM-DN(毫米)

10 44.99455 410 44.86692 0.12763

60 44.97835 460 44.85109 0.12726

110 44.96242 510 44.83525 0.12713

160 44.94655 560 44.81958 0.12697

210 44.93072 610 44.80370 0.12702

260 44.91450 660 44.78765 0.12685

310 44.89865 710 44.77175 0.12690

360 44.88280 760 44.75585 0.12695

；s = 2.384×10-4；SC8=4.44×10-4

检查0.12763是坏值后，去掉；

重新计算平均值:

；s ' = 1.31×10-4；S'C7=2.36×10-4

检查0.12726是坏值后，去掉；

重新计算平均值:

；s ”= 8.93×10-5；C6=1.6×10-4

没有不好的价值，所以

δm = 0.0001mm；

六个注意事项

1，使用干涉仪时不要让工作台振动；

2.切勿用手或其他物体接触其光学表面；

3.切勿直接对着光学表面说话。