北航基础物理实验研究性报告-迈克尔逊干涉

《北航基础物理实验研究性报告-迈克尔逊干涉》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、基础物理实验研究性报告迈克尔逊干涉MichelsoninterferometerAuthor作者姓名Schoolnumber作者学号Institute所在院系2013年12月3日迈克尔逊干涉目录摘要1一.实验目的2二.实验仪器2三.实验原理21.干涉仪的光学结构2四.实验内容61.观察激光的非定域干涉现象62.测量激光波长6五.数据处理61.波长计算62.不确定度计算73.相对误差计算75.误差分析：8六．条纹计数的改进——应用迈克尔逊干涉条纹自动计数仪81.工作原理81.1采样91.2信号处理101.3功放与显示111.3应用该装置的实验结果分析11七．实验后的教训、感想、收获12

2、教训——实验原则是严谨12感想——实验态度是认真12收获——实验中的思考和合作12八．结束语13参考文献13北京航空航天大学基础物理实验研究性报告迈克尔逊干涉摘要本文先介绍了如何通过迈克尔逊干涉仪观察光的分振幅干涉现象，采集数据并进行处理，计算出所测激光的波长及其不确定度。然后通过实验的亲身经历思考实验仪器的改进之处，并举例说明在条纹计数方面可做的改进，以使实验过程更简便，测得的实验数据更精准。关键词：迈克尔逊干涉，条纹计数AbstractThisarticlefirstdescribeshowtoobservethelightinterference,collectandproce

3、ssingdata,calculatethewavelengthofthelaseranditsuncertaintyintheMichelsoninterferometerexperiment.Thenitthinksabouttheimprovementsintheexperimentallaboratoryinstrumentsthroughpersonalexperience,andoutlineswhatcanbedoneintermsoffringecountingimprovementstomaketheprocessmoresimpleandtheexperiment

4、aldatamoreaccurately.Keywords:Michelsoninterferometer,fringecounting北京航空航天大学基础物理实验研究性报告第12页共15页迈克尔逊干涉一.实验目的（1）了解迈克尔逊干涉仪的光学结构及干涉原理，学习其调节和使用方法；（2）学习一种测定光波波长的方法，加深对等倾、等厚干涉的理解。二.实验仪器迈克尔逊干涉仪、He-Ne激光器、白炽灯等。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“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

5、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术中被广泛应用。1.干涉仪的光学结构迈克尔逊干涉仪的光路和结构如图3-16-1与3-16-2所示。M1、M2是一对精密磨光的平面反射镜，M1的位置是固定的，M2可沿导轨前后移动。G1、G2是厚度和折射率都完全相同的一对平行玻璃板，与M1、M2均成45°角。G1的一个表面镀有半反射、半透射膜A，使射到其上的光线分为光强度差不多相等的反射光和透射光；G1称为分光板。当光照到G1上时，在半透膜上分成相互垂直的两束光，透射光（1）射到M1，经M1反射后，透过G2，在G1的

6、半透膜上反射后射向E；反射光（2）射到M2，经M2反射后，透过G1射向E。由于光线（2）前后共通过G1三次，而光线（1）只通过G1一次，有了G2，它们在玻璃中的光程便相等了，于是计算这两束光的光程差时，只需计算两束光在空气中的光程差就可以了，所以G2称为补偿板。当观察者从E处向G1看去时，除直接看到M2外还看到M1的像M1ˊ。于是（1）、（2）两束光如同从M2与M1ˊ反射来的，因此迈克尔逊干涉仪中所产生的干涉和M1´～M2间“形成”的空气薄膜的干涉等效。反射镜M2的移动采用蜗轮蜗杆传动系统，转动粗调手轮（2）可以实现粗调。M2北京航空航天大学基础物理实验研究性报告第12页共15页迈克

7、尔逊干涉移动距离的毫米数可在机体侧面的毫米刻度尺（5）上读得。通过读数窗口，在刻度盘（3）上可读到0.01mm；转动微调手轮（1）可实现微调，微调手轮的分度值为1×10-4mm。可估读到10-5mm。M1、M2背面各有3个螺钉可以用来粗调M1和M2的倾度，倾度的微调是通过调节水平微调（15）和竖直微调螺丝（16）来实现的。2.单色点光源的非定域干涉本实验用He-Ne激光器作为光源（见图3-16-3），激光通过短焦距透镜L汇聚成一个强度很高的点光源S，射向迈