迈克尔逊干涉仪实验报告
一、实验题目：迈克尔逊干涉仪 二、实验目的：
1. 了解迈克尔逊干涉仪的结构、原理和调节方法； 2. 观察等倾干涉、等厚干涉现象；
3. 利用迈克尔逊干涉仪测量He-Ne激光器的波长；
三、实验仪器：
迈克尔逊干涉仪、He-Ne激光器、扩束镜、观察屏、小孔光阑
四、实验原理（原理图、公式推导和文字说明）：
在图M2′是镜子M2经A面反射所成的虚像。调整好的迈克尔逊干涉仪，在标准状态下M1、M2′互相平行，设其间距为d.。用凸透镜会聚后的点光源S是一个很强的单色光源，其光线经M1、M2反射后的光束等效于两个虚光源S1、S2′发出的相干光束，而S1、S2′的间距为M1、M2′的间距的两倍，即2d。虚光源S1、S2′发出的球面波将在它们相遇的空间处处相干，呈现非定域干涉现象，其干涉花纹在空间不同的位置将可能是圆形环纹、椭圆形环纹或弧形的
干涉条纹。通常将观察屏F安放在垂直于S1、S2′的连线方位，屏至S2′的距离为R，屏上干涉花纹为一组同心的圆环，圆心为O。
设S1、S2′至观察屏上一点P的光程差为δ，则
??(R?2d)2?r2?R2?r2?R?r?(1?4(Rd?d)/R?r?1)22222 （1）
一般情况下R??d，则利用二项式定理并忽略d的高次项，于是有
22?4(Rd?d2)?16Rd????R?r??22222?2(R?r)8(R?r)??? （2）
?2dR?dr2???1?22?22?R?r?R(R?r)?22所以
??2dcos?(1?由式(3)可知：
dsin2?) （3） R1. ??0，此时光程差最大，??2d，即圆心所对应的干涉级最高。旋转微调鼓轮使M1移动，若使d增加时，可以看到圆环一个个地从中心冒出，而后往外扩张；若使d减小时，圆环逐渐收缩，最后消失在中心处。每“冒出”(或“消失”)一个圆环，相当于S1、S2′的距离变化了一个波长?大小。如若“冒出”(或“消失”)的圆环数目为N，则相应的M1镜将移动Δd，显然：
??2?d/N （4）
从仪器上读出Δd并数出相应的N，光波波长即能通过式(4)计算出来。 2. 对于较大的d值，光程差δ每改变一个波长所需的?的改变量将减小，即两相邻的环纹之间的间隔变小，所以，增大d时，干涉环纹将变密变细。
五、实验步骤
- 1 -
六、实验数据处理（整理表格、计算过程、结论、误差分析）：
?仪?5?10-5mm N=30
平面镜位置 d1 48.05109 d2 48.04014 d3 48.03021 d4 48.01822 d5 48.00849 di/mm 平面镜位置 d6 d7 47.98761 0.05253 d8 47.97693 0.05228 0.050966 d9 47.96647 0.05175 d10 47.95611 0.05238 di/mm 47.99820 ?di?di?di?5 0.05289 ?d5 ??2??d5150?6.795?10?7m ?标?6.328?10?7m(He?Ne)
S?1.8?10?6m ?仪?0.00005mm
???s2?2?仪/75?1?10?8m
2???????(6.795?0.1)?10?7m
?Er?????标??标?100%?7.4%
误差分析
1. 仪器本身震动。
- 2 -
2.条纹有宽带。
3.读数的滚轮上面精确度有限。 4.人眼观察偏差。 5.波长不是单色有宽度。 6.仪器本身零件间空隙。
附：原始数据
- 3 -