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1、实验题目用迈克尔逊干涉仪测定钠光波长【实验目的】1、掌握迈克尔逊干涉仪的调节和使用方法.2、用迈克尔逊干涉仪测定钠光波长.【实验仪器】1、迈克尔逊干涉仪(附望远镜)2、钠灯3、扩束透镜(附铁架)【实验原理】1、迈克尔逊干涉仪迈克尔逊干涉仪是一种用分振幅法获得双光束干涉的精密仪器.其原理光路图、仪器外形图如右图所示,结构示意图如左图所示.最下面的底座有三个调平螺钉支撑,调平后可以拧紧以保持底座稳定.、是两面互相垂直的平面反射镜,是不能移动的,其方位的微调可以靠水平拉簧螺丝和垂直拉簧螺丝.装在拖板上由精密丝杆控制.可沿臂轴前后移动.两面反射镜背后都有三个调节
2、螺丝,用来调节镜面的方位.转动粗动手轮可改变的位置.其移动的距离由读数窗口数字和微动手轮读数决定．迈克尔逊干涉仪的光路粗动手轮的分度值为,右侧微动手轮的分度值为,可估读至,两读数手轮属于涡轮窝杆传动系统.分束板和补偿板是两块厚度一样的平行平面玻璃板.其与臂轴成,在靠近的平面上镀有半透半反膜.以便入射光在该平面上分成振幅近似相等的反射光1和透射光2.的作用是补迈克尔逊干涉仪结构示意图偿1和2光路之间附加的光程差．迈克尔逊干涉仪外形图从扩散光源射来的光,到达分光板的半透半反膜后被分成两路．反射光l在处反射后经镜面反射,再过最后到达.透射光2射向后到达,反射后
3、逆着入射光线返回,最后也到达处.因两列光是同一光波分振幅得到的,是相干光,所以在处就可观察到两列光的干涉条纹．由于2路透射光到达处前要经分光板的第二面反射,使得在附近形成一个平行于的虚像,两列相干光相当于来自、的反射,其所产生的干涉与厚度为的空气薄膜所产生的干涉是等效的.2、钠光波长的测量如右图所示,当两反射镜严格垂直时,即、严格平行时,所产生的干涉为等倾干涉.这时,对于入射角的光线,由、反射后两束光的光程差为式中,为空气薄膜厚度,为空气折射率.可见对于相同倾角的入射光线,将处于同一级干涉条纹,用眼睛在处正对观察,可看见一组明暗相间的同心圆等倾干涉环,其
4、亮纹和暗纹所满足的条件是当时,光程差最大,说明等倾干涉条纹中心条纹级次最高,越偏离中心条纹的级次越低.若、间距减小,对任一级干涉条纹,欲保持不变,即光程差不变,则必定以增大值,即减小角来满足.故干涉条纹向变小的方向移动,即向内陷入.这时观察者看到条纹好像一个一个地陷入中心.根据,在中心每当间距减小时,就有一个条纹陷入;反之当逐渐增大,可观察到条纹好像从中心向外涌出.由于光波长较小,实验时只需缓慢转动微动手轮,即缓慢移动镜,使视场中有个条纹的冒出或陷入,就可知道移动的距离为由迈克尔逊干涉仪上读出,故由此可测得光源波长为【实验步骤】1、放置好钠光灯,使光源和
5、、分束板及反射镜中心大致等高,且三者连线大致垂直于镜,适当调节光源及扩束透镜的位置使得在处视野可看到均匀的亮斑.2、等倾干涉条纹的调节①用尺子测量、与分束板之间的距离,调节粗动手轮,使两距离大致相等.②在扩束透镜和分光板之间放置笔尖,用眼睛直接观察笔尖的多个投影,调整或反射镜后的螺丝,使两个笔尖重合,即可观察到等倾条纹.③调节反射镜微调螺丝,使条纹变粗、弯曲,直至成圆环形.若条纹衬比度下降,可略微调整丝杆,移动反射镜,使条纹衬比度改善.④上下左右晃动眼睛,反复细致地调整反射镜拉簧微调螺丝,使圆环形等倾条纹大小不因观察位置而改变为止(几乎不吞吐条纹).⑤测
6、量前应转动微调手轮,移动反射镜,观察等倾条纹的变化情况.选一段合适区间,以完成测量.3、钠光双线平均波长的测量①转动微动手轮观察干涉条纹的”冒出”或”陷入”现象,记录干涉条纹”冒出”或”陷入”50条相对应的值,连续测量10组数据.②利用所测得的数据,用逐差法求出钠光双线的平均波长.4、实验结束,收拾仪器.【数据处理】1、原始数据重新列表1049.31908625049.394630.0755625049.33394730049.409400.07546310049.34980835049.425020.07522415049.36443940049.43
7、9980.07555520049.379381045049.456920.077542、数据处理利用逐差法得,,,,,,由此,所测钠光平均波长,百分误差.【实验结论】1、本次实验使用迈克尔逊干涉仪测量钠黄光双线平均波长,测得,与标准值进行对比,百分误差.2、本次使用迈克尔逊干涉仪测量钠光波长,发现等倾干涉条纹的衬比度随、之间距离的改变而不断改变,不断移动手轮,有时甚至几乎为零.判断是因为钠黄光双线光双线的波长不同,当一波的波峰与令一波波谷几乎重合时,衬比度极小.3、本次实验由于移动手轮时在某一段衬比度极小,以及后期条纹数多了眼花(如的粗差),给实验带来了
8、一定的额外误差.注意事项1、测量过程中应保持手轮往同一方向运动,否则会出现回程差
