华南农业大学实验报告

                                        专业班次 11农学1班组201130010110

题目 用迈克尔逊干涉仪测量光波的波长 姓名 梁志雄                日期

【实验任务】

1、     了解迈克尔逊干涉仪的结构和干涉条纹的形成原理，

2、     通过观察实验现象，加深对干涉原理的理解，

3、     学会迈克尔逊干涉仪的调整和使用方法，

4、     观察等倾干涉条纹，测量激光的波长。

【实验仪器】

迈克尔逊干涉仪，He-Ne激光

【实验原理】

干涉条纹的级次K仅与倾角i有关，点光源S发出的光线中，具有同一倾角的反射光线会聚干涉，形成同一级次圆环形干涉条纹，称为等倾干涉条纹；条纹中心处，入射角i=0

对应条纹级次最高

【实验步骤】

1、     将微动轮沿某一方向旋转到零，然后以同方向转动粗动轮使之对齐某一刻度，之后测量过程中只能仍以同方向移动微动轮，使M1镜移动，不得再转动粗动轮。

2、     在调好了零点之后，应将微动轮按原方向转几圈，直到干涉条纹开始移动之后，才可以开始读书测量，为了消除实验过程中的误差，调节中，粗调手轮和微调鼓轮要按同一个方向转动，测量读书时，微调鼓轮也要按这一个方向，中途不可以旋转。

3、     用逐差法进行数据的处理

【数据处理】

【数据分析】

He-Ne激光的理论波长λ理论为6.33*10^-7m

而由实验中我们可以得到λ（平均）=（λ1+λ2+λ3+λ4）/4=664.625mm

样本方差：S²=1724.2625

绝对偏差：△X=0.31625*10^-7

标准偏差：Sx=41.52424

相对偏差：E=4.99%

【分析与讨论】

1） 根据实践经验，动镜的位置在40~50mm之间可以获得比较满意的干涉图象。

2） 光斑重合，这是本实验最困难的部分，解决技巧：取下光屏，用手拿一张白纸代替光屏，利用手臂延长光路，使得光斑是否重合变得更容易观察。

3） 注意不论是粗调手轮或者是微调手轮在实验过程中途不得倒转，否则会产生很大的回转误差。

 

第二篇：物理实验报告__迈克尔逊干涉实验

  一 实验目的

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并掌握波长的方法；

4、  掌握逐差法处理数据。

  二 实验仪器

H_e-N_e激光器、扩束透镜、迈克尔逊干涉仪

  三 实验原理

迈克尔逊干涉仪的光学系统如图。它由分光板G、补偿板H、定反射镜M₁和动反射镜M₂组成。M₁和M₂互相垂直，分光板和补偿板是一对材料和外型完全相同的平板光学玻璃，它们相互平行并分别和M_1、、M₂成大致45度夹角，分光板的次数不同引起的光程差。来自点光源（或扩展光源）的光，入射到分光板上，分为强度相同的光线“1”和光线“2”的相干光，并分别由M₁和M₂反射后投射到光屏上（对于扩展光源用眼睛正对着观察）产生干涉现象。由于M₁和M₂垂直，可以等价地看成M₂的虚象和M₁形成一个厚度d为的空气隙，d的大小随M₂的位置改变而改变，所以两光线的光程差可由下式确定：

                                      （1）

式中iˊ为光线“1”对M₂的入射角。当d一定时，Δ由iˊ确定，iˊ相同的方向上光程差相等，形成了等倾干涉条纹。且满足：

          k=0、1、2、3……          （2）

呈亮条纹：

         k=0、1、2、3……           （3）

呈暗条纹。条纹呈明暗相间的同心环，这和牛顿环干涉条纹相似，但不同的是本同心环外侧干涉级别低，越靠圆心干涉级别越高。圆心干涉级别最高。现分析一下（2）式。对于第级亮条纹，有：

                                     （4）

当d增大时，为了保证（4）式仍成立i_k^‘必须也增大，即k级亮条纹往外扩大，反之，减小时，i_k^‘也必须减小，k级亮条纹往内缩小。特别地考虑iˊ=0（即圆心）处。满足：

                                           （5）

时为亮条纹。那么，d增大时，中心亮条纹的级别K增大，中心往外冒出亮条纹，d减小时，中心亮条纹级别减小，亮条纹往中心收进。每当d改变时，中心处就冒出或收进一个干涉条纹。当d改变时，中心处就冒出或收进n个干涉条纹。根据这种现象，可以测定光波波长。

假设动镜M₂原在位置D₁上，现移动M₂的位置，同时观察并计算中心亮条纹冒出或收进的数目，当M₂移至位置D₂时，相应地冒出或收进的亮条纹数目N。就有：

                                              （6）

四、实验步骤

1、  移开扩束透镜，打开激光器电源使出射激光，调节激光方向使入射光与反射光重合。

2、  观察由M₁和M₂反射到屏上或墙上的两组光点，反复调节背面三个螺丝，使M₁反射的光点和M₂反射的光点一一对应重合。

3、  把扩束透镜置于激光束中使激光扩束后投射到分光板上，调节光照位置直到观察到屏上有同心圆。

4、  转动微动手轮观察干涉图样的变化情况，顺时针或反时针转动，观察干涉图样中心冒出或收入的情况。

五、数据记录及处理

    ；S=2.384×10^-4  ；   SC₈=4.44×10^-4

经查0.12763是坏值，剔除它；

重新算平均值：

；S^‘=1.31×10^-4； S^‘C₇=2.36×10^-4

经查0.12726是坏值，剔除它；

重新算平均值：

 ； S″=8.93×10^-5；S″C₆=1.6×10^-4

 无坏值，所以

Δm=0.0001mm ；

六  注意事项

1、  使用干涉仪时不要使工作台震动；

2、  切勿用手或其他物品触摸其光学表面；

3、切勿正对着光学表面讲话。