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迈克尔逊干涉仪的调整与使用

大学物理实验. 迈克尔逊干涉仪的调整与使用. 杭州电子科技大学物理实验中心. 目录. 前言 实验目的 实验原理 实验仪器 实验内容 注意事项. 迈克尔逊（ 1852 ～ 1931 ）是著名的实验物理学 家，因发明了精密光学仪器及所作的基本度量学的研究，于 1907 年获得诺贝尔物理学奖。. 前言.

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迈克尔逊干涉仪的调整与使用

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Presentation Transcript

  1. 大学物理实验 迈克尔逊干涉仪的调整与使用 杭州电子科技大学物理实验中心

  2. 目录 • 前言 • 实验目的 • 实验原理 • 实验仪器 • 实验内容 • 注意事项

  3. 迈克尔逊（1852～1931）是著名的实验物理学 家，因发明了精密光学仪器及所作的基本度量学的研究，于1907年获得诺贝尔物理学奖。 前言 迈克尔逊干涉仪是一种分振幅双光束干涉仪，1881年问世以来，迈克尔逊曾用它完成了三个著名的实验：否定“以太”的迈克尔逊—莫雷实验；光谱精细结构和利用光波波长标定长度单位．迈克尔逊干涉仪结构简单、光路直观、精度高，其调整和使用具有典型性．根据迈克尔逊干涉仪的基本原理发展的各种精密仪器已广泛应用于生产和科研领域．

  4. 实验目的 1、了解迈克尔逊干涉仪的结构和使用方法。 2、观察等倾和等厚干涉现象。 3、学习用迈克尔逊干涉仪测激光的波长和钠双线的波长差。

  5. 迈克尔逊干涉仪的光路 实验原理

  6. 从扩展光源S射来的光，到达分光板G1后被分成两部分。反射光1在G1处反射后向着M1前进；透射光2透过G1后向着M2前进。这两列光波分别在M1、M2上反射后沿着各自的入射方向返回，最后都到达1‘光和2’光相遇的屏处。既然这两列光波来自光源上同一点O，因而是相干光，在屏处的观察者能看到干涉图样 。

  7. 由于从M2返回的光线在分光板G1的第二面上反射，使M2在M1附近形成一平行于M1的虚像M΄2，因而光在迈克耳逊干涉仪中自M1和M2的反射，相当于自M1和M΄2的反射。由此可见，在迈克耳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

  8. 当M1和M΄2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M΄2反射光线的光程差Δ均为当M1和M΄2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M΄2反射光线的光程差Δ均为 • 当M1和M′2的间距d逐渐增大时，对于任一级干涉条纹向外扩展。这时，观察者将看到条纹好像从中心向外“涌出”，且每当间距d增加λ/2时，就有一个条纹涌出。反之，当间距由大逐渐变小时，最靠近中心的条纹将一个一个地“陷入”中心，且每陷入一个条纹，间距的改变亦为 λ/2

  9. 实验仪器

  10. M1和M2是在相互垂直的两臂上放置的两个平面反射镜，其背面各有三个调节螺旋，用来调节镜面的方位；M2是固定的，M1由精密丝杆控制，可沿臂轴前后移动，其移动距离由转盘读出。仪器前方粗动手轮分度值为10-2mm，右侧微动手轮的分度值为10-4mm，可估读至10-5mm，两个读数手轮属于蜗轮蜗杆传动系统。M1和M2是在相互垂直的两臂上放置的两个平面反射镜，其背面各有三个调节螺旋，用来调节镜面的方位；M2是固定的，M1由精密丝杆控制，可沿臂轴前后移动，其移动距离由转盘读出。仪器前方粗动手轮分度值为10-2mm，右侧微动手轮的分度值为10-4mm，可估读至10-5mm，两个读数手轮属于蜗轮蜗杆传动系统。

  11. 在两臂轴相交处，有一与两臂轴各成45º的平行平面玻璃板G1，且在G1的第二平面上镀以半透（半反射）膜，以便将入射光分成振幅近乎相等的反射光1和透射光2，故G1板又称为分光板。G2也是一平行平面玻璃板，与G1平行放置，厚度和折射率均与G1相同。由于它补偿了1与2之间附加的光程差，故称为补偿板。

  12. 当M1⊥M2时，形成等倾同心圆形条纹，圆心处有2d＝kλ，改变d，可见圆心条纹涌出或消失。测出条纹在圆心处涌出或消失的条纹数N及M1移动的距离△d，即可求的波长当M1⊥M2时，形成等倾同心圆形条纹，圆心处有2d＝kλ，改变d，可见圆心条纹涌出或消失。测出条纹在圆心处涌出或消失的条纹数N及M1移动的距离△d，即可求的波长 实验内容 1.测激光波长 等倾干涉条纹

  13. 记录干涉圆条纹涌出或消失50条时对应的d值，连续记录10次，用逐差法求 ，根据 和N，计算He－Ne激光的波长，与理论值比较，计算百分不确定度。求出测量的不确定度和测量结果的表达式。

  14. 2.测钠双线的波长差 M1⊥M2，移动M1，测出相邻两次条纹视间度为零时M1移动的距离△d, 钠双线的波长差 连续记录8次条纹视间度为零的d值，用逐差法求 △d，计算钠双线的波长差。（已知λ=5893 埃 ）

  15. 与 有一小角度时，产生平行于两镜交棱的等厚直线条纹 移动M1使圆形条纹变粗、疏，微调M2方位，观察等厚直线条纹。 3.观察等厚直线条纹

  16. 注意事项 1、保护光学元件的表面。 2、测量时消除螺距差。 3、眼睛不能直视未扩束的激光

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