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1、邁克耳遜干涉儀目錄實驗背景實驗目的實驗原理儀器介紹實驗內容與步驟數(shù)據(jù)處理思考題光的干涉現(xiàn)象是光的波動性的一種表現(xiàn)．當一束光被分成兩束，經過不同路徑再相遇時，如果光程差小于該束光的相干長度，將會出現(xiàn)干涉現(xiàn)象。邁克爾遜干涉儀是一種利用分割光波振幅的方法實現(xiàn)干涉的精密光學儀器。自1881年問世以來，邁克爾遜用它完成了三個著名實驗：否定“以太”的邁克爾遜—莫雷實驗；光譜精細結構和利用光波波長標定長度單位。邁克爾遜干涉儀結構簡單、光路直觀、精度高，其調整和使用具有典型性．根據(jù)邁克爾遜干涉儀的基本原理發(fā)展的各種精密儀器已廣泛應用于生產和科研領域。一.實驗背景二.實驗目的學會
2、調節(jié)和使用邁克爾遜干涉儀；觀察邁克爾遜干涉儀的干涉現(xiàn)象，理解等傾干涉條紋和等厚干涉條紋的產生與特點；使用邁克爾遜干涉儀測定鈉雙線平均波長。邁克爾遜干涉儀光路空氣薄膜的等傾干涉空氣薄膜的等厚干涉三.實驗原理邁克爾遜干涉儀光路P1和P2是兩塊完全相同的玻璃板，在P1的后表面上鍍有半透明的銀膜，能使入射光分為振幅相等的反射光和透射光，稱為分光板。P1和P2與M1和M2成45°角。由光源發(fā)出的光束，通過分光板P1分成反射光束1和透射光束2，分別射向M2和M1，并被反射回到P1。由于兩束光是相干光，從而產生干涉。干涉儀中P2稱為補償板，是為了使光束2同光束1一樣三次通過玻
3、璃板，保證兩光束間的光程差不致過大。由于P1銀膜的反射，使在M2附近形成M1的一個虛象M1’。則光束1和光束2的干涉等效于由M2和M1’之間空氣薄膜而產生。１２空氣薄膜的等傾干涉P1銀膜的反射，使在M2附近形成M1的一個虛象M1’，光束1和光束2的干涉等效于M2和M1’反射光的干涉。M2與M1’平行時，M2與M1’之間的空氣薄膜的厚度d為常數(shù)。當光線垂直入射時，M2與M1’反射光束的光程差為2d，等效于S2與S1’兩個相距2d兩相干光源發(fā)出的光。相干光束空氣薄膜的等傾干涉光線以任意角度入射時，光程差Δ，與空氣薄膜d、光線入射角θ有關，空氣折射率n=1。d不變時，
4、θ相同的地方形成一條圓環(huán)，這些干涉條紋為等傾干涉條紋。透鏡空氣薄膜d的厚度變化，與條紋的改變數(shù)成正比，即d改變λ/2，即可冒出或消失一圈明環(huán)或一圈暗環(huán)?？諝獗∧さ牡葍A干涉則待測光的波長為：N，為條紋變化數(shù)；Δd，為M2和M1’間空氣薄膜的厚度改變量?？諝獗∧さ牡群窀缮嫒魞蓚€平面鏡沒有嚴格垂直，M1和M2不平行，此時的干涉為等厚干涉?？諝獗∧さ牡群窀缮鎍a楔角減小楔角增大aa間距d增大，楔角不變間距d減小，楔角不變四.儀器介紹可動全反鏡在導軌上可由粗動手輪和微動手輪的轉動而前后移動。M2位置的讀數(shù)為：××.□□△△△(mm)?！痢猎趍m刻度尺上讀出；□□由讀數(shù)窗口
5、內刻度盤讀出；△△△由微動手輪上刻度讀出，最后一位要估讀。M2位置（d0、d50）讀數(shù)如圖，讀數(shù)為：33.52246mm12光源E旋轉粗動手輪,M2沿導軌移動旋轉M1和M2后面的兩個螺釘可以改變它們的傾角方向五.實驗內容與操作步驟(40分)邁克耳遜干涉儀的調節(jié)M1下方還有兩個微調螺釘邁克耳遜干涉儀的調節(jié)1）點亮鈉燈,使之照射毛玻璃屏，形成均勻的擴展光源，在毛玻璃屏上加十字線。2）旋轉粗動手輪，使M1和M2至P1鍍膜面的距離大致相等，即兩者之間的距離在相干長度范圍之內。沿EP1方向觀測，將看到十字線的雙影。3）仔細調節(jié)M1和M2背后的兩個螺絲，改變M1和M2的相對
6、方位，直到雙影在水平方向和豎直方向完全重合，這時可以觀察到干涉條紋。4）細致緩慢調節(jié)M1下方的兩個微調螺絲，使干涉條紋成圓形，并且圓紋中心僅隨觀察者的眼睛上下左右移動而移動。如果眼睛移動時，看到干涉環(huán)有“涌出”或者“陷入”的現(xiàn)象，說明M1和M2沒有嚴格垂直，應繼續(xù)調節(jié)。1）調整讀數(shù)系統(tǒng)。在整個測量過程中只能以同方向轉動微調手輪使M2鏡移動，開始測量前應將微調手輪轉動若干周，消除空程差，直到干涉條紋穩(wěn)定移動后方可開始計數(shù)測量。2）用等傾干涉條紋測鈉光燈波長。緩慢轉動微調手輪，讓調好的等傾干涉條紋“涌出”（或“陷入”）。依次記錄當干涉條紋“涌出”（或“陷入”）的條紋
7、數(shù)Δk=50時，M2鏡位置所對應的讀數(shù)d0、d1、d2……，將數(shù)據(jù)填入表格，連續(xù)測量6個d值，使用逐差法進行數(shù)據(jù)處理。3）根據(jù)公式：，計算出平均波長λ，與標準值（鈉燈光有589.0nm和589.6nm兩條譜線，平均波長為589.３nm）比較。測量鈉光燈平均波長位置d0/mmd1/mmd2/mmd3/mmd4/mmd5/mm數(shù)據(jù)鈉光燈平均波長數(shù)據(jù)記錄(每涌出／陷入５０條干涉條紋記一次d值)六、數(shù)據(jù)處理(30分)利用逐差法處理得到Δｄ，計算鈉光的平均波長相對誤差：七、思考題(10分)2、試比較分析牛頓環(huán)的圓環(huán)形干涉條紋和邁克爾遜干涉儀的圓環(huán)形干涉條紋。1、用鈉光燈調
8、節(jié)干涉條紋時,如已確實使
