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1、南昌大學物理實驗報告課程名稱: 大學物理實驗實驗名稱:邁克爾遜干涉儀學院:專業(yè)班級:學生姓名:學號:實驗地點：基礎實驗大樓B308位號：實驗時間：第周星期二下午13：00開始一、實驗目的：1.掌握邁克爾遜干涉儀的調節(jié)方法并觀察各種干涉圖樣.2.區(qū)別等傾干涉、等厚干涉和非定域干涉，測定He-Ne激光波長二、實驗原理：1.儀器的構造圖40-1為干涉儀的實物圖，圖40-2為其光路示意圖.其中M1和M2為兩平面反射鏡，M1可在精密導軌上前后移動，而M2是固定的.P1是一塊平行平面鏡，板的第二表面（靠近P2的面）
2、涂以半反射膜，它和全反射鏡M1成45°角.P2是一塊補償板，其厚度及折射率和P1完全相同，且與P1平行，它的作用是補償兩路光的光程差，使兩束光分別經(jīng)過厚度和折射率相同的玻璃三次.從而白光實驗時，可抵消光路.中分光鏡色散的影響.放松刻度輪止動螺絲⑧，轉動刻度輪⑦，可使反射鏡M1沿精密導軌前后移動，當鎖緊止動螺釘⑧，轉動微量讀數(shù)鼓輪⑨時，通過蝸輪蝸桿系統(tǒng)可轉動刻度輪，從而帶動M1微微移動，微量讀數(shù)鼓輪最小格對應值為10-4㎜，可估讀到10-5㎜，刻度輪最小分度值為10-2㎜.M1的位置讀數(shù)由導軌上標尺、刻度
3、輪和微量讀數(shù)鼓輪三部分組成.反射鏡M2背后有三個螺釘，用以粗調M2的傾斜度，他的下方還有兩個相互垂直的微調螺絲，以便精確調節(jié)M2的方位.2.干涉條紋的圖樣由于光源性質的不同，用邁克耳孫干涉儀可觀測定域干涉和非定域干涉.（1）當使用擴展的面光源時只能獲得定域干涉.定域干涉因形成的干涉條紋有一定的位置而得名.定域干涉又分為等傾干涉和等厚干涉，這取決于M1和M2是否垂直，或者說M1和M2'是否平行.M2'是反射鏡M2被分光板P1反射所成的虛像.（a）等傾干涉當M1和M2'互相平行時，得到的是相當于平行平面的等
4、傾干涉條紋，七干涉圖樣定位于無限遠，如果在E處放一會聚透鏡，并在其焦平面上放一屏，則在屏上可觀察到一圓圈的同心圓.對于入射角i相同的各束光，如右圖所示，其光程差均為δ=2dcosi(40-1)對于k級亮條紋，顯然是由滿足下式的入射光而成的δ=2dcosi=kλ(40-2)在同心圓的圓心處i=0，干涉條紋的級數(shù)最高，此時有δ=2d=kλ(40-3)當移動M1使間距d增加時，圓心的干涉次級增加，我們就可以看到中心條紋一個一個向外“冒出”，而當d減小時，中心條紋將一個一個地“縮”進去.每“冒出”或“縮進”一個
5、條紋，d就增加或減少了λ2.如果測出M1移動的距離?d，算出相應的“冒出”或“縮進”的條紋個數(shù)?k，就可以算出光源的波長：λ=2?d?k（b）等厚干涉當M1和M2'不平行而有一個很小的角度時，行程一個楔形的空氣層，這時就將出現(xiàn)等厚干涉條紋，如圖40-3所示.當d很小時，即M1和M2'相交時，由面光源上發(fā)出的光束，經(jīng)楔形空氣薄層兩面反射所產(chǎn)生的等厚干涉條紋定位于楔形空氣層的表面.要看清這些條紋，眼睛必須聚焦在M1鏡附近，也可用凸透鏡將空氣楔成像在其共軛面上.此時，相干處的光程差公式仍如上面的式子（40-1
6、），由于d很小，光程差的變化主要取決于d的變化，入射角變化的影響可以忽略不計.因此在空氣楔上厚度相同的地方有相同的光程差，我們就可以觀察到平行于楔棱的直紋條.當d增大時，入射角i的變化對光程的影響不能忽略，此時將引起條紋的彎曲，并凸向楔棱一邊，即凸向M1和M2'的交線.(2)非定域干涉用He-Ne激光做光源，使激光束通過擴束鏡匯聚后分散，此時就得到了一個想干性很好地點光源.它發(fā)出的球面波先被分光板P1分光，然后射向兩全反射鏡，經(jīng)M1和M2反射后，在人眼觀察方向就得到了兩個相干的球面波，他們?nèi)缤怯晌挥贛
7、1后的兩個虛點光源S1和S2產(chǎn)生的，如圖40-4所示.由兩虛點光源產(chǎn)生的兩列球面波，在空間相遇處都能進行干涉，干涉條紋不定域，故稱非定干涉.非定干涉的圖樣，隨觀察屏的不同方位和位置不同而不同.當觀察屏垂直于S1和S2連線時，是同心圓條紋，圓心是S1和S2連線延長線和屏的交點.如轉動觀察屏不同角度，則可看到橢圓，雙曲線和直線等幾種干涉圖樣.如調節(jié)反射鏡M2的微調螺釘，使M1平行于M2'，此時和M1平行放置的觀察屏上就出現(xiàn)同心圓條紋，圓心在光場中心.兩虛點光源的間距為M1和M2間距d的兩倍，即圓心處光程差為
8、2d.與前面討論等傾干涉情況類似，當d增加時，中心條紋一個個“冒出”，反之，一個個“縮進”.這時同樣也可用公式（40-3）來計算波長.三、實驗儀器：邁克爾干涉儀、He-Ne激光器、電源、小孔光闌、擴束器（短焦距匯聚鏡）、毛玻璃屏等.四、實驗內(nèi)容和步驟：1.非定域干涉條紋的調節(jié)和激光波的測量移動邁克耳孫干涉儀或激光器使激光投射在分光鏡P1和全反射鏡M1和M2的中部，激光束初步和M2垂直.靠近激光器處放一小孔光闌F，讓激光束穿過小孔，用紙片在M
