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最新资料推荐南昌大学物理实验报告 课程名称: 大学物理实验 实验名称: 迈克尔逊干涉仪 学院: 机电工程学院 专业班级: 能源与动力工程162班 学生姓名: 韩杰 学号: 5902616051 实验地点: 基础实验大楼 座位号: 一、 实验目的:(1)了解迈克尔逊干涉仪的原理和调整方法。(2)测量光波的波长和钠双线波长差。二、实验原理:1.迈克尔逊干涉仪结构原理图1是迈克尔逊干涉仪光路图,点光源S发出的光射在分光镜G1,G1右表面镀有半透半反射膜,使入射光分成强度相等的两束。反射光和透射光分别垂直入射到全反射镜M1和M2,它们经反射后再回到G1的半透半反射膜处,再分别经过透射和反射后,来到观察区域E。如到达E处的两束光满足相干条件,可发生干涉现象。G2为补偿扳,它与G1为相同材料,有相同的厚度,且平行安装,目的是要使参加干涉的两光束经过玻璃板的次数相等,波阵面不会发生横向平移。M1为可动全反射镜,背部有三个粗调螺丝。M2为固定全反射镜,背部有三个粗调螺丝,侧面和下面有两个微调螺丝。 2.可动全反镜移动及读数 可动全反镜在导轨上可由粗动手轮和微动手轮的转动而前后移动。可动全反镜位置的读数为:. (mm)(1)在mm刻度尺上读出。(2)粗动手轮:每转一圈可动全反镜移动1mm,读数窗口内刻度盘转动一圈共100个小格,每小格为0.01mm,由读数窗口内刻度盘读出。(3)微动手轮:每转一圈读数窗口内刻度盘转动一格,即可动全反镜移动0.01mm,微动手轮有100格,每格0.0001mm,还可估读下一位。由微动手轮上刻度读出。注意螺距差的影响。3.He-Ne激光器激光波长测试原理及方法光程差为: 当=0时的光程差最大,即圆心所对应的干涉级别最高。转动手轮移动M1,当d增加时,相当于增大了和k相应的角(或圆锥角),可以看到圆环一个个从中心“冒出” ;若d减小时,圆环逐渐缩小,最后“淹没”在中心处。 每“冒”出或“缩”进一个干涉环,相应的光程差改变了一个波长,也就是M1与M2之间距离变化了半个波长。若将M1与M2之间距离改变了d时,观察到N个干涉环变化,则 或由此可测单色光的波长。4.钠双线波长差的测量原理和测量方法从条纹最清晰到条纹消失由于M1移动所附加的光程差:钠双线波长差:Lm是视场中的条纹连续出现两次反衬度最低时M1所移动的距离。 二、 实验仪器:迈克尔逊干涉仪、He-Ne激光器、钠光灯、扩束镜三、 实验内容和步骤:1.测He-Ne激光的波长(1)激光直接照射到分光板中部,调整调节螺丝使观察屏上的最大最亮的2个反射点严格重合。(2)放入扩束镜,使光斑均匀地射到分光板上,调节拉簧螺丝,使屏上出现的圆环的圆心移动到观察屏中央。(3)调节微调鼓轮向一个方向转动几圈,当看到观察屏上有条纹吞吐了,记录M1的初试位置d1。(4)继续转动微调鼓轮,每吞吐50个条纹记录一次M1的位置, 连续记录8组数据。2.测钠光的双线波长差(1)点亮钠光灯,使光源与分光板等高并且位于分光板和M2镜的中心连线的延长线上。转动粗调手轮,使M1和M2至G1的距离大致相等。 (2)取下并轻轻放置好观察屏,直接用眼睛观察。仔细调节M2后面或下方的调节螺丝,应能看到钠光的等倾条纹。(3)转动粗调手轮,找到条纹变模糊位置,调好标尺零点。用微调手轮继续缓缓移动M1,同时仔细观察至条纹反衬度最低时记下M1的位置。随着光程差的不断变化,按顺序记录六次条纹反衬度最低时M1的位置读数。相邻两次读数差等于Lm的值。5、 数据处理:1.测He-Ne激光的波长条纹变化数N1050100150M1的位置d1(mm)33.4029533.4198733.4361933.45258条纹变化数N2200250300350M1的位置d2(mm)33.4691933.4854133.5016833.51782N=N2-N12002002002000.066240.065540.065490.065246.62410-46.55410-46.54910-46.52410-46563 , 。2.测钠光的双线波长差条纹模糊数k12345633.0642133.3510833.6411533.9328134.2233734.562720.868600.872290.921570.29580 , 。 , 。6、 误差分析迈克尔逊干涉仪是精密仪器,在旋转调整螺丝和手轮时手要轻,动作要稳。切勿用手触摸镜片。调测微尺零点方法:先将微调鼓轮沿某一方向(按读数的增或减)旋转至零线,然后以同方向转动粗调鼓轮对齐读数窗口中某一刻度,以后测量时使用微调鼓轮须向同一方向旋转。微调鼓轮有方向空程,实验中如果中途反向转动,则须重新调整零点。用激光束调节仪器时,应防止激光束射入眼睛,使视网膜受伤。七、思考题(1)在观察等倾干涉条纹时,使M1和M2逐渐接近直至零光程,试描述条纹疏密变化情况。答:光程差逐渐减小,干涉条纹不断“缩进”,条纹由密变稀。当光程差减小到零时,条纹在视场中变模糊,视场变成一片亮场。(2)在测定钠双线波长差的实验中,你是如何理解条纹反衬度随光程差的变化规律的?答: 与的干涉图样同时加强,条纹最清晰,条纹反衬度V=1,此时移动M1以改变光程差,当一个光波的明条纹与另一光波的暗条纹恰好重叠时,干涉条纹消失,条纹反衬度V=0。这时由于M1移动为Lm。从条纹最清晰(条纹反衬度V=1)到下次条纹最清晰(条纹反衬度V=1),由于M1移动所附加的光程差为2Lm。干涉条纹反衬度随光程差作周期变化。6
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