1、迈克尔逊干涉仪测量光波的波长班级： 姓名： 学号： 实验日期：一、实验目的1.了解迈克尔逊干涉仪的结构和原理，掌握调节方法；2.利用点光源产生的同心圆干涉条纹测定单色光的波长。二、仪器及用具（名称、型号及主要参数）迈克尔逊干涉仪，He-Ne 激光器，透镜等三、实验原理迈克尔逊干涉仪原理如图所示。两平面反射镜 M1、 M2、光源 S 和观察点E（或接收屏）四者北东西南各据一方。M1、M 2 相互垂直，M 2 是固定的，M 1 可沿导轨做精密移动。G 1 和 G2 是两块材料相同薄厚均匀相等的平行玻璃片。G 1 的一个表面上镀有半透明的薄银层或铝层，形成半反半透膜，可使入射光分成强度基本相等的两束
2、光，称 G1 为分光板。 G2 与 G1平行，以保证两束光在玻璃中所走的光程完全相等且与入射光的波长无关，保证仪器能够观察单、复色光的干涉。可见 G2 作为补偿光程用，故称之为补偿板。G1、 G2 与平面镜 M1、M 2 倾斜成 45角。如上图所示一束光入射到 G1 上，被 G1 分为反射光和透射光，这两束光分别经 M1 和 M2反射后又沿原路返回，在分化板后表面分别被透射和反射，于 E 处相遇后成为相干光，可以产生干涉现象。图中 M2是平面镜 M2 由半反膜形成的虚像。观察者从 E 处去看，经 M2 反射的光好像是从 M2来的。因此干涉仪所产生的干涉和由平面 M1 与 M2之间的空气薄膜所产
3、生的干涉是完全一样的，在讨论干涉条纹的形成时，只需考察 M1 和 M2 两个面所形成的空气薄膜即可。两面相互平行可到面光源在无穷远处产生的等倾干涉，两面有小的夹角可得到面光源在空气膜近处形成的等厚干涉。若光源是点光源，则上述两种情况均可在空间形成非定域干涉。设M1 和 M2之间的距离为 d，则它们所形成的空气薄膜造成的相干光的光程差近似用下式表示若 M1 与 M2 平行，则各处 d 相同，可得等倾干涉。系统具有轴对称不变性，故屏 E 上的干涉条纹应为一组同心圆环，圆心处对应的光程差最大且等于 2d,d 越大圆环越密。反之中心圆斑变大、圆环变疏。若 d 增加，则中心“冒出”一个条纹，反之 d 减
4、小，则中心“缩进”一个条纹。故干涉条纹在中心处“冒出”或“缩进”的个数N 与 d 的变化量 d 之间有下列关系即 = 2 dN根据该关系式就可测量光波波长 或长度d 。 四、实验步骤及操作1. 单击登陆进入实验大厅2. 选择光学实验单击3. 双击迈克尔逊干涉仪进入实验界面4. 在实验界面单击右键选择“开始实验”5. 调节仪器。（抓图）cosi26. 测量：由测量波长关系式可知， 是以定值，平移 M1 来改变 d，观察等倾圆环条纹的变化规律并记录。每“冒出”或“缩进”50 个圆环（中央亮斑最大）记录一次 M1 镜的位置，连续 9 次，用逐差法处理实验数据。（抓图）五、数据记录及处理1. 数据列表
5、表 1 平面镜 M1 位置变化测量2. 数据处理由上表知 | d|= 0.075202mm N= 250UA= 5.77350*10-6m UB= 1.08305*10-6mU d = 5.87421*10-6mU = 2Ud/N =46.99368nm计算平均值 = (2 d)/N = 601.616nm 根据标准值 标 = 632.8nm 百分相对误差:E=(| - 标 |)/ 标 100%=(|601.616-632.8|)/632.8100%=4.927%= (601.62 + 46.99)nm六、回答预习思考题1.测 He-Ne 激光波长时，要求 n 尽可能大，这是为什么？对测得的数
6、据应采用什么方法进行处理？答：n 越大所测得的波长的精确度就越高，对实验测得的数据采用逐差法进行处理。2.从实验原理图 1 中看，如果把干涉仪中的补偿板 B 去掉，会影响到哪些测量？哪些测量不受影响？答：补偿板有两个作用，其一是补偿光程，其二是消色差，且最主要作用为消色差。补偿板 B 的作用是使光程差仅由 M1、M 2 的位置决定，若去掉 B，那么光程差还受到平行板厚度、倾角、折射率等因素的影响。综合分析可以知道，这样的话会使各个刻度的测量带来影响，而对于圆环数 N 则没有影响。条纹的吞吐数 N1 0 50 100 150 200di /mm 48.49405 48.47880 48.46296 48.44682 48.43099条纹的吞吐数 N2 250 300 350 400 450di+5/mm 48.41513 48.40906 48.38347 48.37799 48.35196N= N2- N1 250 250 250 250 250d i = (di+5 -di )/5/mm -0.015784 -0.013948 -0.015898 -0.013766 -0.015806（d i）=d i - mmd/ 0.059418 0.061254 0.059304 0.061436 0.059396
