一、  名称：用迈克尔逊干涉仪测量光波的波长

二、  目的：

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。

三、  实验器材：迈克尔逊干涉仪、He-Ne激光。

四、  原理：

迈克尔逊干涉仪光路如图所示。当和严格平行时，所得的干涉为等倾干涉。所有倾角为i的入射光束，由和反射反射光线的光程差均为，式中i为光线在镜面的入射角，d为空气薄膜的厚度，它们将处于同一级干涉条纹，

并定位于无限远。这时，图中E处，放一会聚透镜，在其共焦平面上，便可观察

到一组明暗相间的同心圆纹。

干涉条纹的级次以中心为最高，在干涉纹中心，应为i=0，由圆环中心出现亮点的条件是，得圆心处干涉条纹的级次。当和的间距d逐渐增大时，对于任一级干涉条纹，例如第k级，必定以减少其的值来满足，故该干涉条纹向变大（变小）的方向移动，即向外扩展。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个“陷入”中心，且每陷入一个条纹，间距的改变亦为。

因此，只要数出涌出或陷入的条纹数，即可得到平面镜以波长λ为单位而移动的距离。显然，若有N个条纹从中心涌出时，则表明相对于移动了，已知移动的距离和干涉条纹变动的数目，便可确定光波的波长。

五、  步骤：

   1、仪器设计成微动鼓轮转动时可带动粗动手轮转动，但粗动手轮转动不能带

动微动鼓轮转动（它只带动M1镜运动），为防止粗动手轮与微动鼓轮读数不一致

而无法读数或读错数的情况出现（如粗动轮指整刻度处，而微动轮不指在零刻度

处），在读数前应先调整零点。方法如下：将微动轮沿某一方向（例如顺时针方

向）旋转至零，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

能仍以同方向转动微动轮，使M1镜移动，不得再转动粗动轮，这样才能使微动

轮与粗动轮两者读数相互吻合。

2、为了使测量结果正确，必须避免引入空程误差，也就是说，在调整好零点以后，应将微动轮按原方向转几圈，直到干涉条纹开始移动以后，才可开始读数测量。为了消除空程误差，调节中，粗调手轮和微调鼓轮要向同一方向转动；测量读数时，微调鼓轮也要向一个方向转动，中途不得倒转。这里所谓“同一方向”，是指始终顺时针，或始终逆时针旋转。

3、用逐差法进行数据处理，表格自拟。

六、  记录:

七、数据处理：

由可得：

               

               

               

波长的平均值

标准偏差为：

 波长的绝对误差为：

相对误差为：

 

第二篇：光的干涉 衍射 测量波长实验

光的干涉

定义：两列光波在空间中相遇叠加，某些区域的光被加强，出现亮纹；某些区域的光被减弱，出现暗纹，且加强区域和减弱区域互相间隔的现象

干涉条件：频率相同、振动情况相同

杨氏双缝干涉实验装置

器材：光源、滤光片、单缝、

双缝、遮光筒、光屏

光源：提供光源

滤光片：使复色光成为         

单缝：使入射光成为            光源

双缝：使入射光成为            光源

遮光筒：防止         干扰实验

光屏：承接形成的像

光屏像的特点：

（1）单色光中央为亮条纹，两边为等间距对称分布的明暗相间条纹；

（2）白光屏上得到彩色条纹，中央为白色；

（3）相邻亮条纹（暗条纹）之间的中央间距为定值 ，其中L为        距离，d为             距离  ，为光的               

光的干涉现象的解释：

 

亮条纹处：

 

暗条纹处：

例题1：波长为5890埃的黄光照在一双缝上，在距双缝为1米的观察屏上，测得20个亮条纹的间距共宽2.4厘米，双缝间的距离为             。

练习1：双逢干涉实验装置如图所示，双缝间的距离为d，双缝到像屏的距离为L，调整实验装置使得像屏上可以见到清晰的干涉条纹，关于干涉条纹的情况，下列叙述正确的是　(    )

A．若将像屏向左平移一小段距离，屏上的干涉条纹将变得不清晰

B．若将像屏向右平移一小段距离，屏上仍有清晰的干涉条纹

C．若将双逢间距离d减小，像屏上的两个相邻明条纹间的距离变小

D．若将双缝间距离d减小，像屏上的两个相邻暗条纹间的距离增大

练习2：如图所示，在双缝干涉实验中，S₁和S₂为双缝，P是光屏上的一点，已知P点与S₁和S₂距离之差为2.1×10^－6m，今分别用A、B两种单色光在空气中做双缝干涉实验，问P点是亮条纹还是暗条纹？

(1)已知A光在折射率为n＝1.5的介质中波长为4×10^－7m。

(2)已知B光在某种介质中波长为3.15×10^－7m，当B光从这种介质射向空气时，临界角为37°。

薄膜干涉

由薄膜的前、后两表面反射的两列波叠加而形成，单色光在薄膜上形成水平状的明暗相间的条纹；白光形成彩色条纹;

形成原因：光经过液膜前后两个液面反射回来的光线发生叠加，这两束相干光走的光程不同，

如果光程差为光半波长偶数倍，出现        条纹

如果光程差为光半波长奇数倍，出现        条纹

应用：增透膜、检查平面平整度等

例题2：有的眼镜、较精密的光学镜头的表面都镀有一层薄膜（常用氟化镁），叫增透膜，它能减少反射光，增加透射光.增透膜的原理是       .

练习3：用如图所示的实验装置观察光的薄膜干涉现象。图甲是点燃的酒精灯(在灯芯上洒些盐)，图乙是竖立的附着一层肥皂液薄膜的金属线圈。将金属线圈在其所在的竖直平面内缓慢旋转，观察到的现象是(　　)

A．当金属线圈旋转30°时，干涉条纹同方向旋转30°

B．当金属线圈旋转45°时，干涉条纹同方向旋转90°

C．当金属线圈旋转60°时，干涉条纹同方向旋转30°

D．干涉条纹保持不变       

练习4：如图左图是干涉法检查平面示意图，右图是得到的干涉图样，则干涉图中条纹弯曲处的凹凸情况是_________。（填“上凸”或“下凹”）

练习5：如图所示，一束白光从左侧射入肥皂薄膜，下列说法正确的是(　　)

①人从右侧向左看，可看到彩色条纹

②人从左侧向右看，可看到彩色条纹

③彩色条纹水平排列

④彩色条纹竖直排列

A.①③      B.②④        C.①④          D.②③

光的衍射

光可以绕过障碍物或孔隙，偏离直线传播路径进入阴影区域的现象，称为光的衍射现象

单缝衍射：1、中央亮纹宽而亮

2、两侧条纹明暗相间，具有对称性，亮纹的宽度、亮度都在逐渐减小

注：单缝衍射与双缝干涉的区别

双缝干涉：各明纹或暗纹宽度、亮度基本相等；

单缝衍射：中央条纹最宽最亮,两侧条纹宽度、亮度逐渐减小．

规律：1：波长一定时，单缝越窄,中央条纹越        ，各条纹间距越     ．(衍射越明显)

      2：单缝不变时，波长大的中央亮纹越         ，条纹间隔越       (衍射越明显)

      3：白光的单缝衍射条纹为中央亮（白色），两侧为彩色条纹，且外侧呈      ，靠近光源的内侧为        ．

圆孔衍射：

1、孔较大时——屏上出现         

2、孔较小时——屏上出现          

圆孔衍射特点：

1、中央是大且亮的圆形亮斑，周围分布着明暗相间的同心圆环；

2、越往外，圆形亮斑的宽度、亮度越      

3、用不同色光照射时候，波长越长的光，中央圆形亮斑的直径越      ；

4、同一种色光，圆孔越小，中央亮斑的半径越        ；

5、白光的圆孔衍射图样中，中央是白色圆形亮斑，周围是彩色同心圆环

圆盘衍射：

圆盘衍射特点：

1、中央圆心处为小亮斑（泊松亮斑）且中心环为较宽的暗环；

2、中心暗环的宽度比周边的暗环的宽度大的多

例题3：下列关于单缝衍射的说法中，正确的是（   ）

A和光的双缝干涉图样相同

B各亮条纹的宽度不同而亮度相同

C各亮条纹的宽度相同而亮度不同

D中央亮条纹的宽度最宽，亮度最亮

练习6：用单色光通过小圆盘和小圆孔做衍射实验时，在光屏上得到衍射图形，它们特征是（  ）   

A．用小圆盘时中央是暗的，用小圆孔时中央是亮的

B．中央均为亮点的同心圆形条纹    

C．中央均为暗点的同心圆形条纹

D．用小圆盘时中央是亮的，用小圆孔时中央是暗的

练习7：在单缝衍射实验中，下列说法错误的是(　　)

A．将入射光由黄光换成绿光，衍射条纹变窄

B．使单缝宽度变小，衍射条纹变窄

C．衍射现象中的明暗条纹是光叠加的结果

D．增大单缝到屏的距离，衍射条纹变宽

练习8：用点燃的蜡烛照亮一个带有圆孔的遮光板，当圆孔的直径由数厘米逐渐减小为零的过程中，位于遮光板后面的屏上将依次出现的现象是：____________；__________；___________．

实验：用双缝干涉测量光的波长

实验目的：(1)了解光波产生稳定的干涉现象的条件。

(2)观察白光和单色光的双缝干涉图样。

(3)测定单色光的波长。

实验原理：根据λ=        可以计算出单色光的波长。公式中d为双缝间距离，Δx为相邻两条亮纹间的距离，L为双缝到屏之间的距离，实验中d一般是已知的，所以测出      、        即可求出光的波长。

Δx的测量可用测量头完成，如图所示，测量头由分划板、目镜、手轮等构成。通过测量头可清晰看到干涉条纹，分划板上中心有刻线，以此作标准，并根据手轮的读数可求得Δx。由于Δx较小，可测出n条亮(或暗)条纹的间距a，则相邻亮条纹间的距离Δx＝            。

实验步骤：

1、按照如图顺序安装好实验装置，调整仪器，使得能观察到清晰的干涉条纹；

2、使分划板中心刻线对齐某条亮条纹的中央，记下手轮上

的读数a₁，将该条纹记为第1条亮纹；转动手轮，使分划板中心刻线移动至另一亮条纹的中央，记下此时手轮上的读数a₂，将该条纹记为第n条亮纹。

3、用刻度尺测量双缝到光屏的距离L(d是已知的)。

误差分析：

(1)双缝到屏的距离l的测量存在误差。

(2)测条纹间距Δx带来的误差：

①干涉条纹没有调整到最清晰的程度。

②误认为Δx为亮(暗)条纹的宽度。

③分划板刻线与干涉条纹不平行，中心刻线没有恰好位于条纹中心。

④测量多条亮条纹间的距离时读数不准确，此间距中的条纹数未数清。

例题4：在观察光的干涉现象的实验中，将两片刀片合在一起，在涂有墨汁的玻璃片上划出不同间隙的双缝；按图所示的方法，让激光束通过自制的双缝。

(1)保持缝到光屏的距离不变，换用不同间隙的双缝，双缝的间隙越小，屏上明暗相间的条纹间距________(选填：“越大”或“”越小)；

(2)保持双缝的间隙不变，光屏到缝的距离越大，屏上明暗相间的条纹间距________(选填：“越大”或“越小”)；

(3)在狭缝间的距离和狭缝与屏的距离都不变的条件下，用不同颜色的光做实验，发现用蓝色光做实验在屏上明暗相间的条纹间距比用红色光做实验时________(选填“大”或“小”)；

练习9：现有毛玻璃屏A、双缝B、白光光源C、单缝D和透红光的滤光片E等光学元件，要把它们放在如图所示的光具座上组装成双缝干涉装置，用以测量红光的波长。

(1)将白光光源C放在光具座最左端，依次放置其他光学元件，由左至右，表示各光学元件的字母排列顺序应为C、____       ____、A。

(2)本实验的实验步骤有：

①取下遮光筒左侧的元件，调节光源高度，使光束能直接沿遮光筒轴线把屏照亮；

②按合理顺序在光具座上放置各光学元件，并使各元件的中心位于遮光筒的轴线上；

③用米尺测量双缝到屏的距离；

④用测量头(其读数方法同螺旋测微器)测量数条亮纹间的距离。

在操作步骤②时还应注意_____________和_____     ___。

(3)将测量头的分划板中心刻线与某亮纹中心对齐，将该亮纹定为第1条亮纹，此时手轮上的示数如图甲所示，然后同方向转动测量头，使分划板中心刻线与第6条亮纹中心对齐，记下此时如图乙所示的手轮上的示数__________mm，求得相邻亮纹的间距Δx为__________mm。

(4)已知双缝间距d为2.0×10^－4 m，测得双缝到屏的距离l为0.700 m，由计算式λ＝__________，求得所测红光波长为__________nm.

练习10：如图甲所示是实验装置示意图，乙图是用绿光进行实验时，光屏上观察到的条纹情况，a为中央明纹；丙图为换另一种颜色的单色光进行实验时观察到的条纹情况，b为此时中央明条纹，则下列说法正确的是(　　)

A．丙图可能是用红光实验产生的条纹，表明红光波长较长

B．丙图可能是用紫光实验产生的条纹，表明紫光波长较长

C．丙图可能是用紫光实验产生的条纹，表明紫光波长较短

D．丙图可能是用红光实验产生的条纹，表明红光波长较短

练习11：如图所示是用双缝干涉测光的波长的实验设备示意图。

(1)图中①是光源，⑤是光屏，它们之间的②③④依次是____________、____________和____________。

(2)以下哪些操作能够增大光屏上相邻两条亮纹之间的距离(　　)

A．增大③和④之间的距离         B．增大④和⑤之间的距离

C．将红色滤光片改为绿色滤光片   D．增大双缝之间的距离

(3)在某次实验中，已知双缝到光屏之间的距离是600 mm，双缝之间的距离是0.20 mm，单缝到双缝之间的距离是100 mm。某同学在用测量头测量时，先将测量头目镜中看到的分划板中心刻线对准某条亮纹(记作第1条)的中心，这时手轮上的示数如图甲所示。然后他转动测量头，使分划板中心刻线对准第7条亮纹的中心，这时手轮上的示数如图所示，这两次示数依次为______mm和________mm，由此可以计算出这次实验中所测得的单色光的波长为________nm。