资源描述：
《实验40用迈克尔逊干涉仪测量氦氖激光器波长》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。
1、图一izw/jM2i-图二实验40用迈克尔逊干涉仪测量氦氖激光器波长一、实验目的1.了解迈克尔逊干涉仪的结构及调整方法，并用它测光波波长2.通过实验观察等倾T•涉现象二、实验仪器氦氖激光器、迈克尔逊干涉仪（250nm）、透镜、毛坡璃等。迈兑尔逊干涉仪外形如罔一所示。其中反射镜是固定的，12可以在导轨上前后移动，以改变光程差。反射镜M2的移动采用蜗轮蜗杆传动系统，转动粗调手轮（2）对以实现粗调。M2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
2、度值为lX10_4mni。可估读到10_5mm。M,、M2背而各冇3个螺钉町以用來粗调MjU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。
3、_»湖手轮；2-相手柁：3—Slfffi：«-丝杆喀合蟠母：5-針518LR:6—丝杆：7—18-丝杆75进»«:io—«紧螺丝iU-可动;12-a帝羼；13—觖度相调：1<一固定WMJ15—觖度微Ufli16—秒度微调J17—f>kP2三、实验原理1.仪器基木原理迈克尔逊干涉仪的光路和结构如图二所示。M,、M2足一对精密磨光的平面反射镜。PrP2是厚度和折射率都完全相同的一对
4、平行玻璃板，与M,、M2均成45Q允。P,的一个表面镀奋半反半透膜，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；P：称为分光板。当光照到？,上时，在半透膜上分成相互垂直的两柬光，透射光（1）射到MP经1^反射后，透过P2,在？,的半透膜上反射后射向E;反射光（2）射到M2,经崦反射后，透过？,射向£。由于光线（2）前后共通过P,三次，而光线（1）只通过—次，有了P2，它们在玻璃中的光程便等了，r是计算这两束光的光程差时，只需计算两朿光在空气中的光程差就可以了，所以p2称为补偿板。当观察者从E处向去吋，除直接看到岭外还看到的像M/。于
5、是（1）、（2）两朿光如同从1^12与^1/反射來的，因此迈克尔逊干涉仪中所产生的千涉'〜MJW“形成”的空气薄膜的干涉等效。1.T涉条纹的图样本实验用He-Ne激光器作为光源（见图三），激光S射向迈*尔逊干涉仪，点光源经平面镜M,、112反射后，相当子由两个点光源S/和S2'发lli的相干光束。S'是S的等效光源，是经半反射而A所成的虚像。S/是S'经所成的虚像。S2'是S'经1^12所成的虚像。由阁三对知，只耍观察屏放在M点光源发Hi光波的:盤叠区域内，都能看到十涉现象。如果M2与M/严格平行，且把观察屏放在■莨于S/和S2'的连线上，
6、就能看到一组明暗相间的同心岡干涉环，其圆心位于S/S/轴线与屏的交点Pa处，从图四可以看出Po处的光程差△L=2d,屝上其它任意点1^或P"的光程差近似为AL=2dcos（p（1）式中p为S/射到P"点的光线与12法线之间的夹角。当LLcos识时，为明纹；当2d-cos^=（2k+1）2/2时，为暗纹。由图叫可以看出，以PQ为圆心的圆环是从虚光源发出的倾允相同的光线干涉的结果，因此，称为“等倾干涉条纹”。p=0时光程差最大，即圆心P0处干涉环级次最高，越向边缘级次越低。当d增加时，干涉环屮心级次将增高，条纹沿半径向外移动，即可看到干涉环从中
7、心“冒”出；反之当d减小，干涉环向中心“缩”进去。图三图四凼明纹条件可知，当干涉环中心为明纹吋，AL=2d=kX。此吋若移动M2（改变d）,环心处条纹的级次相座改变，当d每改变入/2距离，环心就冒出或缩进一条环纹。gM2移动S11离为Ad,相成冒出或缩进的干涉环条纹数为N，则有d=N-2即A=（2）N式中移动前后的位置读数差。实验中只要测出ZW和N,即可由（2）式求岀波长。四、实验步骤1.使He-Ne激光器光束大致垂直于MP在E处放一接收屏，即可看到两排激光光斑，毎排都有几个光点，这是由干？,与半反射面相对的另一侧的玻璃面上亦奋部分反射的缘
8、故。调节M,背血的三只螺钉，使两排中的两个最亮的光斑人致重合。2.川短焦距透镜扩展激光束，即能在屏上看到弧形条纹再调节的微调螺钉，使M/与M2趋14严格平行，弧状条纹就逐渐转化为非定域的圆条纹了。3.转动M2镜的传动系统使M/前后移动观察调温度额变化：当条纹“冒出”吋表明d变大，反之变小。4.调整零点：将微动鼓轮沿顺时针旋转至零，然后以同一方A转动粗动手轮使之对齐某一刻度。这以后，在测S时只能仍以相同方向转动微动鼓轮，这样才能使乎轮与鼓轮二者读数相互配合。5.按原方向转动微调手轮（改变/值），看到一个一个干涉环从环心g出。当T涉环中心最亮时，
9、记不活动镜位置读数人，然后继续缓慢转动微调手轮，当目出的条纹数N=80时，再记卜‘活动镜位置读数反复测量多次，由（2）式算出波长，并与标准值（X0=632.8nm）
