物理实验研究性实验报告——钠黄光双线波长差的测量及其应用

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1、研究型实验报告院（系）名称机械工程及自动化学院专业名称机械工程及自动化实验作者学生姓名学生学号第一作者王路明11071172第二作者马天行11071160第三作者吴宏宇11071167１１１１钠黄光双线波长差的测量及其应用王路明11071172马天行11071160吴宏宇11071167摘要：迈克逊干涉仪是一种精密干涉仪，其测量结果可精确到与波长相比拟。本文从实验的原理和方法等方面对用此仪器精确测定钠黄双线差及钠的相干长度进行了讨论，并用实验数据验证了理论值，达到了预期的效果。关键词：迈克尔逊干涉仪，双线波长差，钠黄光，光程差，玻璃折射率，一．实验基本要求1．掌握迈

2、克尔逊干涉仪的工作原理和结构，学会它的调整方法和技巧；2．利用干涉条纹变化的特点测定光源波长；3．了解光源的非单色性对干涉条纹的影响；4．学会用迈克尔逊干涉仪测透明玻璃片折射率。二．仪器简介迈克尔逊干涉仪、激光器、钠光灯、毛玻璃、扩束镜、千分尺、透明玻璃等三．实验原理迈克尔逊干涉仪是l883年美国物理学家迈克尔逊（A.A.Michelson）和莫雷（E.W.Morley）合作，为研究“１１以太漂移实验而设计制造出来的精密光学仪器。用它可以高度准确地测定微小长度、光的波长、透明体的折射率等。后人利用该仪器的原理，研究出了多种专用干涉仪，这些干涉仪在近代物理和近代计量技

3、术中被广泛应用。1.波长差的测量钠黄光中包含波长为λ1=589.6和λ2=589.0的两条黄谱线，当用它做光源时，两条谱线形成各自的干涉条纹，在视场中的两套干涉条纹相互叠加。由于波长不同，同级条纹之间会产生错位，当变化两束光的光程差时，干涉条纹的清晰度发生周期性变化图1.钠黄光双线结构使干涉条纹的衬比度随ΔL做周期性变化在视场E中心处λ1和λ2两种单色光干涉条纹相互叠加。若逐渐增大镜M1与M2的间距d，当λ1得第k1级亮纹和的第k2级暗纹相重合时，叠加而成的干涉条纹清晰度最低，此时增大d，条纹由逐渐清晰，直到光程差的改变达到（1）时，叠加而成的干涉条纹再次变得模糊。

4、可得（2）则λ1和λ2的波长差为（3）Δd=d2-d1，当λ1和λ2的波长差相差很小时，(=589.3)，则可得（4）１１如果已知Δd和即可计算出两种波长λ1和λ2的波长差Δλ。四．实验内容及步骤1.钠光波长测量1调节迈克尔干涉仪，使屏幕上出现清晰地等倾干涉条纹2连续同一方向转动微调手轮，仔细观察屏上的干涉条纹“涌出”或“陷入”现象，先练习读毫米标尺、读数窗口和微调手轮上的读数。掌握干涉条纹“涌出”或“陷入个数、速度与调节微调手轮的关系.慢慢的转动微动首轮，直至视场中出现清晰的，对比度较好的干涉圆环。3经上述调节后，读出动镜M1所在的相对位置，此为“0”位置，然后沿

5、同一方向转动微调手轮，仔细观察屏上的干涉条纹“涌出”或“陷入”的个数。每隔100个条纹，记录一次动镜M1的位置。共记500条条纹，读6个位置的读数，填入自拟的表格中。2、测量钠光双线波长差(1)调节迈克尔逊干涉仪，使屏上出现清晰地等倾干涉条纹。(2)把圆形干涉条纹调好后，缓慢移动M1镜，使视场中心的可见度最小，记下镜M1的位置d1，再沿原来方向移动M1镜，直到可见度最小，记下M1镜的位置d2，即得到：Δd=∣d2-d1∣。(3)按上述步骤重复若干次，求得Δd，计算出纳光的双线波长差Δλ，取λ为589.。五．实验数据处理及不确定度的计算实验一测量钠光的波长表格一测量钠

6、光的波长序号12345Xi(mm)39.9754239.9460239.9175539.8870739.85746１１序号678910Xi(mm)39.8284039.8012339.7738639.7346039.70781综上所述由上表可得实验2.测量钠黄双线波长差序号12345di(mm)64.4682564.7596065.0510565.3425065.63373序号678910di(mm)65.9294066.2164066.5076866.8002267.09275则Δd的平均值为=0.29165mm,可求的值１１不确定度的计算:不确定度B类分量则标准

7、合成不确定度由及不确定度传递公式得合成不确定度是则钠黄光的双线波长差测量结果是六误差分析及实验讨论1.误差分析实验一：1，测量钠光波长时，起始状态与末状态可能不是严格对应，即所转过的圈数不是严格的等于100；2，读数时对于最后一位的判断会带来误差；3，调整M1，M2垂直时，M1，M2为严格的垂直，例如判断干涉中心没有吞吐存在一定的误差；１１实验二：1，判断没有干涉条纹时，存在较大的误差；2，读取数据时存在一定的误差；2.注意事项（1）调节螺钉和转动手轮时，一定要轻慢，微调鼓轮转动时可以带动粗调手轮转动，但转动粗调手轮时不能带动微调鼓轮转动。因此，在测量前，应先进