迈克尔逊干涉研究性报告

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1、北京航大爭BEIHANGUNIVERSITY研究性报告：迈克尔逊干涉实验第一作者：梁炫烽学号：14151030第二作者：刘观发学号：14151018专业班级：北京航空航天大学141511班指导老师：张淼摘要迈克尔逊干涉仪是美国物理学家迈克尔逊利用分振幅方法获得相干光，设计的一种高精度的干涉仪，在近代物理和近代计量技术中都有着重要的应用。在本实验屮，我们熟悉了迈克尔逊干涉仪的结构并掌握了其调整方法，认识了点光源非定域干涉条纹的形成与特点，并利用干涉条纹的变化测定光源的波r,然后对其结果进行讨论。关键词：边克尔逊干涉仪；干

2、涉图样；条纹吞叶目录一、实验原理1（1）迈克尔逊干涉仪的光路1（2）单色点光源的非定域干涉条纹1二、实验仪器2三、主要步骤2（1）迈克尔逊十涉仪的调整2（2）点光源非定域干涉条纹的观察和测量3四、数据记录与处理3（1）原始数据列表表示3（2）用逐差法处理数据3（3）计算不确定度4五、课差分析5六、讨论与反思6（1）建议6（2）实验经验教训的总结6（3）实验后的感想、收获、体会6参考文献（References）:7附（原始数据照片）：8一、实验原理（1）迈克尔逊干涉仪的光路边克尔逊干涉仪的光路如图一所示,从光源S发出的一

3、束光射在分束板G1上,将光朿分为两部分，一部分从G1的半反射膜处反射，射向平面镜；另一部分从G1投射，射向平而镜Ml。因G1和全反射平面镜Ml、M2均成45°角，所以两束光均垂直射到Ml所以两束光均垂直射到Ml、M2上。从M2反射回来的光,透过半反射膜；从M2反射冋来的光，为半反射膜反射。二者汇集成一束光，在E处即可观察到干涉条纹。光路中另一平行平板G2与G1平行，其材料厚度与G1完全相同，以补偿两束光的光程差，称为补偿板。在光路中，Ml'是Ml被G1半反射膜反射所形成的虚像，两束相干光相当于从Ml'和M2反射而來，迈

4、克尔逊干涉仪产生的干涉条纹如同M2和Ml'Z间的空气膜所产生的干涉条纹一样。（2）单色点光源的非定域干涉条纹M2平行Ml'且相距为d,S发出的光对M2來说,如V发出的光，而对于E处的观察者来说，S，如位于S2'—样。乂由于半反射膜G的作用，Ml如同处于S17的位置，所以E处观察到的干涉条纹，犹如S1‘、S2'发出的球面波，它们在空间处处相干，把观察屏放在E空间不同位置，都口J以看到干涉花纹，因此这一干涉为非定域干涉。如果把观察屏放在垂直于Slz、S2Z的位置上,则可以看到一组同心圆,（ES2,=L）的观察屏上,而圆心就

5、是S1‘、S2'的连线与屏的交点E。设E处离中心E点远处某一点P,EP的距离为R,则两束光的光程弟为AL=Ja+2d)2+/?2_J厶2+R2L»d时,展开上式并略去d2/L2,则有△L=2厶〃/=2dcos(0ZVL2+R2式中"是圆形干涉条纹的倾角。所以亮纹条件为2d(p=kA(k=0,l,2,...)由此式可知：①曲此式口J知，当k、4)一定时，如果d逐渐减小，则cos4)将增大，即角逐渐减小。也就是说，同一k级条纹，当d减小吋，该圆环半径减小，看到的现象是干涉圆环内缩；如果d逐渐增大，同理看到的现象是干涉条纹外

6、扩。对于屮央条纹，若内缩或外扩N次，则光程差变化为2Ad=NX.式屮，Ad为d的变化量，所以有入=2Ad/N二、实验仪器迈克尔逊干涉仪、氨氛激光器、小孔、扩束镜、毛玻璃三、主要步骤(1)迈克尔逊干涉仪的调整①调节激光器，使激光束水平地射到M1、M2反射镜屮部并垂直于仪器导轨。首先将Ml、M2背面的三个螺钉及两个微调拉簧均拧成半松，然后上下移动、左右旋转激光器俯仰，使激光器入射到Ml、M2反射镜中心，并使Ml、M2放射回來的光点回到激光朿输出镜面屮心。②调节Ml、M2互相垂直在光源前放置一小孔，让激光束通过小孔入射到Ml

7、、M2上，根据放射光点的位置对激光束做进一步细调，在此基础上调整Ml、M2背面的三个方位螺钉，使两镜的反射光斑均与小孔重合，这时Ml于M2基木垂直。(2)点光源非定域干涉条纹的观察和测量①将激光器用扩束镜扩束，以获得点光源，这时毛玻璃观察屏上应出现条纹。①调节Ml镜下方微调拉簧，使之产生圆环非定域干涉条纹，这吋Ml与M2的垂直程度进一步提高。②将另外一块毛玻璃放到扩束镜与干涉仪Z间以获得而光源。放下毛玻璃观察屏，用眼睛直接观察干涉环，同时仔细调节Ml的两个微调拉簧，直至眼晴上下左右晃动时，各干涉环大小不变，即干涉环中心

8、没冇被吞吐，只是圆环整体随眼睛一起平动。此吋得到面光源定域等倾干涉条纹，说明Ml与M2严格垂直。③移走小块毛玻璃，将毛玻璃观察屏放冋原处，仍观察点光源等倾干涉条纹。改变d值，使条纹外扩或内缩，利用公式入二2MI/N测出激光的波长。要求圆环中心每呑叶looo个条纹，即明喑变化loo次记卜•一个d值，连续测量10个d值。四、数据记录与