迈克尔逊干涉仪(实验报告)

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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。

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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:

k0 k1 k2 k3 k4 k5 k6 k7 k8 k9 数据处理:

d0 d1 d2 d3 d4 d5 d6 d7 d8 d9 64.28079mm 64.29275mm 64.30488mm 64.31539mm 64.32544mm 64.33281mm 64.34500mm 64.35565mm 64.36606mm 64.37615mm 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: UΔB=0.5*10-7 m 总不确定度: UΔd =6.01437*10-6 m Uλ =2UΔd/Δk =80.1916 nm

所以 λ=λ(平均)+Uλ=630.72 + 80.1916 nm Eλ=(632.8-630.72)/632.8 *100% =0.329%

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