实验四迈克尔逊干涉实验

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1、实验四迈克尔逊干涉实验一、实验目的1、了解迈尔逊干涉法测试的基本原理；2、了解半透射电波功率分配与角度的关系。二、实验原理如下图所示，在平面波前进的方向上放置成45度的半透射板（玻璃），它可将入射波分成两束波，一束被反射沿反射板A方向传播，另一束被折射沿反射板B方向传播。后由于A、B方向上全反射板的作用，两列波就再次回到半透射板，又分别经同样的折射和反射，最后到达接收喇叭天线处。于是接收喇叭天线收到两束同频率，振动方向一致的两列波。注意通过A及B的波在行走路程上的差异，俗称“光程差”这里试“波程差”。如果这两列波的相位相差恰好为2π的整数倍，则干涉加强；当相位相差为π的奇数倍时，干涉减弱

2、。因此在A方向上放一固定的全反射板，让B方向的全反射板可移动（连接有位移传感器），当表头指示从一次极小变到又一次极小时，B方向的反射板就移动λ/2（λ为波长）的距离，因此由这个距离就可求得平面波的波长。A（固定反射发射喇叭天接收喇叭天B（可移反射迈克尔逊干涉原理三、实验步骤及注意事项1、使DH926B型微波分光仪两喇叭天线天线口面互成90度，半透射板与两喇叭天线轴线互成45度。将读数机构通过它本身上带有的两个螺钉旋入底座上相应的旋孔，使其固定在底座上。然后，在读数机构和平台上分别插上全反射板，使固定的全反射板的法线与接收喇叭天线的轴线一致，可移动的全反射板的法线与发射喇叭天线轴线一致。U

3、SB电缆线连接DH926AD型数据采集仪计算机。2、将DH926AD型数据采集仪的“等幅/方波”设置按钮等同与DH1121B型三厘米固态信号源的设置。打开固态信号源。3、进入“迈克尔逊干涉实验”软件，点开始采集数据。H926AD型数据采集仪表头上测出(n+1)个极小幅度值，同时从读数机构上得到相应的位移读数，从而求得可移动的全反射板的移动距离为L，根据上述实验原理，求得波长λ=2L/n。4、改变波长，完成相应实验内容。注意事项：1、本次实验不需用到活动臂来读取角度，而是读数机构的光传感头来读取位移。因此，将读数机构的光传感头用相应的电缆连接到数据采集仪（软件建议通道2）2、开始时最好将读

4、数机构移到20刻度一端，在此附近测出一个极小幅度的位置，以便接下来能测得更多的极小幅度的位置，减小实验误差。3、匀速转动读数机构的手柄，使可移动全反射板随之匀速移动。同时，转动时应小心，防止读数机构上的全反射板抖动。4、由于本实验软件有误，因此须人工判断极小值的位置。须小心、判断准确。四、实验内容及结果讨论1、等间距选取8个频率点利用干涉法进行测量，记录实验数据和理论数据。绘制频率－理论波长和实验测试波长的变化曲线，绘制波长－谐振器读数的关系曲线，进行分析讨论。从数据表格可以看到，在误差允许范围内，测量波长与理论波长一致，验证了这种测试方法的可行性。观察图1，频率－波长变化曲线，可以看到

5、，理论波长与频率成反比，符合公式c=λ/f，而测量波长大体趋势也是与频率成反比，但可见存在误差。主要原因为：（1）对极小值位置判定的不精确，对实验结果会产生误差。因此每次测量波长时，应尽量使幅度大些，以便准确定位极小值的位置。（2）在读取L长度时，不易精确的读数。（3）摇动读数机构手柄时，会使其上的全反射板抖动，影响信号的接收。（4）系统配置上的一些问题也将导致误差。如两个喇叭天线是否水平取向一致，半透板位置是否与电磁波前进方向成45度，以及两个全反射板是否互相垂直、其法线是否分别与喇叭天线的轴线一致，也会对实验结果产生误差观察图2，谐振器读数－波长关系曲线，理论波长与测量波长不一致，与

6、图1的结论一致。此外，可以看到，两者是反比的关系。可见，谐振器越向外旋，读数越大，发射电磁波的波长越小，频率越大。谐振器读微波频率理论波长测量波长nL数（GHz）（cm）（cm）2.7968.803.4123.393.392.9658.903.3723.423.423.1399.003.3323.363.363.3209.103.323.373.373.5069.203.2623.393.393.7089.303.2323.303.303.9229.403.1923.183.184.1539.503.1623.073.07图1频率－波长曲线图2谐振器读数－波长曲线2、稍微改变半透板的角度

7、偏离45度（40、50度），观察测试结果。实验测得数据和曲线如下所示：半透板角理论波长测量波长nL微波频率为度（cm）（cm）9.0GHz，谐403.3323.303.30振器读数为3.139453.3323.363.36503.3323.363.36图3半透板角度对迈克尔逊干涉波形的影响从测量数据可以看出，在一定的误差范围内可以认为半透板的角度偏离对波长测量无影响。因为将半透板稍微偏离一定角度，如40度，可以认为分光光路图仍与45