实验十四  迈克尔孙干涉仪的调节和使用

实验时间：2011.04.21    实验人：陈燕纯 

 

第二篇：迈克尔逊干涉仪(实验报告)

迈克尔逊干涉仪（实验报告）

一、 实验目的

1、掌握迈克尔逊干涉仪的调节方法并观察各种干涉图样。

2、区别等倾干涉、等厚干涉和非定域干涉，测定 He-Ne 激光波长

二、 实验仪器

迈克尔逊干涉仪、 He-Ne 激光器及光源、小孔光阑、扩束镜（短焦距会聚镜）、毛玻璃屏等。

（图一）

（图二）

三、 实验原理

① 用 He-Ne 激光器做光源，使激光通过扩束镜会聚后发散，此时就得到了一个相关性很好的点光源，射到分光板 P₁ 和 P₂ 上后就将光分成了两束分别射到 M1 和 M2 上，反射后通过 P1 、 P2 就可以得到两束相关光，此时就会产生干涉条纹。

② 产生干涉条纹的条件，如图 2 所示， B 、 C 是两个相干点光源，则到 A 点的光程差δ =AB-AC=BCcosi , 若在 A 点出产生了亮条纹，则δ =2dcosi=k λ (k 为亮条纹的级数 ) ，因为 i 和 k 均为不可测的量，所以取其差值，即λ =2 Δ d/ Δ k  。

四、 实验步骤

1、打开激光电源，先不要放扩束镜，让激光照到分光镜 P1 上，并调节激光的反射光照射到激光筒上。

2、调节 M2 的位置使屏上两排光中最亮的两个光点重回，并调至其闪烁。

3、将扩束镜放于激光前，调节扩束镜的高度和偏角，使光能照在 P₁ 分光镜上，看显示屏上有没有产生同心圆的干涉条纹图案。没有的话重复 2 、 3 步骤，直到产生同心圆的干涉条纹图案。

4、微调 M₂ 是干涉图案处于显示屏的中间。

5、转动微量读数鼓轮，使 M1 移动，可以看到中心条纹冒出或缩进，若看不到此现象，先转动可度轮，再转动微量读数鼓轮。记下当前位置的读数 d0 ，转动微量读数鼓轮，看到中心条纹冒出或缩进 30 次则记一次数据，共记录 10 次数据即 d₀ 、 d₁ … d₉ 。

6、关闭激光电源，整理仪器，处理数据。

五、 实验数据处理

数据记录：

数据处理：

Δd₀=d₅-d₀=0.05202mm        Δd₁=d₆-d₁=0.05225mm

Δd₂=d7-d₂=0.04077mm        Δd₃=d₈-d₃=0.04077mm

Δd₄=d₉-d₄=0.05071mm

Δd(平均）=（Δd₀+Δd₁+Δd₂+Δd₃+Δd₄）/5 =0.047304mm

A类不确定度σ=5.99355*10^-6m

Δk=150

所以 λ(平均）=2Δd(平均)/Δk =630.72 nm

B类不确定度： U_ΔB=0.5*10^-7 m

总不确定度： U_Δd =6.01437*10^-6 m

U_λ =2U_Δd/Δk =80.1916 nm

所以 λ=λ(平均）+U_λ=630.72 + 80.1916 nm

E_λ=（632.8-630.72）/632.8 *100% =0.329%