实验.测量1A薄膜厚度v 一，实验目的：测量1A薄膜的厚度 v 二，实验工具：迈克尔逊干涉仪，厚度未知折射率为n的 透明薄膜 v 三，实验原理：利用试验时两条光路的光程差 和试验时条纹前后条纹移动数N条。最后利用公式：n(D-d)=N人熟悉了解迈克尔逊干涉仪主要内容：1. 了解迈克尔逊干涉 仪结构及原理 1. 2.仪器的调节1. 1. 迈克尔逊干涉仪光路及结构迈克尔逊干涉仪光路及结构单色光源反 射 镜反射镜与 成 角补偿板 分光板 移动导轨反射镜反 射 镜单色光源光程差的像当 垂直于 时，可形成等倾 干涉条纹.当 不垂直于 时，可形成劈尖 型等厚干涉条纹.反 射 镜反射镜单色光源干涉 条纹 移动 数目迈克尔逊干涉仪的主要特性(1)两相干光束完全分开；(2)两光束的光程差可调.移 动 距 离移动反射镜 干涉条纹的移动干涉条纹的移动当 M1 与 M2 之间距离变大时 ，圆 形干涉条纹从中心一 个个长出,并向外扩张 , 干涉条纹变密；距离变小时，圆形干涉 条纹一个个向中心缩 进, 干涉条纹变稀 .等倾干涉条纹M1M1与M2重 合 M2M2 M1M1M2M2M1 M2M1M1等厚干涉条纹插入介质片光程差光程差变化光程差干涉条纹移动数目介质片厚度四，实验内容及步骤v 1。使用前仪器的调节v （一）调整迈克尔逊干涉仪，观察非定域干涉、等倾干涉 的条纹 对照实物和讲义，熟悉仪器的结构和各旋钮的作用； 点燃HeNe激光器，使激光大致垂直M1。这时在屏 上出现两排小亮点，调节M1和M2背面的三个螺钉，使 反射光和入射光基本重合（两排亮点中最亮的点重合且与 入射光基本重合）。这时，M1 和M2大致互相垂直，即 M1、M2大致互相平行。 在光路上放入一扩束物镜组，它的作用是将一束激光汇聚 成一个点光源，调节扩束物镜组的高低、左右位置使扩束 后的激光完全照射在分光板G1上。这时在观察屏上就可 以观察到干涉条纹（如完全没有，请重复上面步骤）再调 节M1下面的两个微调螺丝使M1、M2更加平行，屏上 就会出现非定域的同心圆条纹。2.将薄膜放入光路进行实验v 设厚度为e，折射率为n，把薄膜放到其中一条光路上， 光经过薄膜，光程差改变2(n-1)e，再数出并记下实验 前后干涉条纹移动条数k v 再利用公式：2(n-1)e=k 进行计算 v 记下实验结果 v 数据处理 【注意事项】1、 任何光学面不得用手摸，如需要用镜头纸轻轻擦拭。2、 本实验的重点和难点是粗调即步骤，需反复调节M1和 M2背面的三个螺钉，但必须均匀调节，否则会造成仪器的损 坏。由于迈克尔逊干涉仪的测量精度较高，反方向转动微动手轮测 量另一组数据时，一般需要转动20多圈方可消除“空回误差”， 这时也可直接反方向转动粗动手轮达到消除“空回误差”的目的迈克尔逊干涉仪的 应用u微小位移测量u测折射 率u测波长可测量10-7m 的微小位移相关论文v 迈克尔逊干涉仪实验论文 v 袁同庆 网络一班 090602143 v 摘要：物理实验课的开设对激发学生的求知欲,拓宽其知 识面,培养其创新思维能力等方面都具有重要意义.本文以 迈克耳逊干涉仪实验为例,讨论了怎么利用迈克尔逊干涉 仪测量透明介质的折射率和厚度 还讨论了转动手轮时干 涉条纹的吞吐以及干涉条纹的疏密的原因,而且还对能否 用点光源做该实验以及把单色光换成白光来做此实验想看 到干涉条纹所满足的条件做出了讨论。 v 关键字:折射率,厚度,干涉条纹吞吐,点光源,白光干涉 v 这学期,我们做了光学部分以及近代物理相关的实验,下面 就对迈克尔逊干涉仪这个实验做深入讨论.通过做这个实 验,我熟悉了迈克尔逊干涉仪的结构和工作原理,掌握了迈 克尔逊干涉仪的调节方法,观察到了等倾干涉条纹,并且测 量到了半导体激光的波长,还了解到了时间的相干,但深入 思考,想到了一下几个问题: v (1)怎么利用迈克尔逊干涉仪测量透明介质的折射率，怎 么用迈克尔逊干涉仪测量一个玻璃薄片的厚度。 v (2)转动手轮时干涉条纹吞吐以及干涉条纹的疏密的原因 是什么 v (3)迈克尔逊干涉仪实验能否用点光源 为什么。 v (4)假如把单色光换成白光,想看到干涉条纹必须满足什么 条件。 v 从扩展光源S射来的光在G1处分成两部分,反射光经G1 反射后向着M2前进,透射光透过G1向着M1前进,这两 束光分别在M2,M1上反射后逆着各自的入射方向返回,最 后都达到E处.因为这两束光是相干光,因而在E处的观察者 就能够看到干涉条纹.v 由M1反射回来的光波在分光板G1的第二面上反射时,如 同平面镜反射一样,使M1在M2附近形成M1的虚像M1, 因而光在迈克尔逊干涉仪中自M2和M1的反射相当于自 M2和M1的反射.由此可见,在迈克尔逊干涉仪中所产生 的干涉与空气薄膜所产生的干涉是等效的. v 当M2和M1平行时(此时M1和M2严格互相垂直),将观 察到环形的等倾干涉条纹.一般情况下,M1和M2形成一空 气劈尖,因此将观察到近似平行的干涉条纹(等厚干涉条纹 ).v (1)怎么利用迈克尔逊干涉仪测量透明介质的折射率 怎么 用迈克尔逊干涉仪测量一个玻璃薄片的厚度 v 现就假如已知某透明介质的厚度,要测该透明介质的折射 率,我们可以通过以下步骤来实现: v 以钠光为光源调出等倾干涉条纹。 v 移动M2镜,使视场中心的视见度最小,记录M2镜的位置 ;在反射镜前平行地放置玻璃薄片,继续移动M2镜,使视场 中心的视见度又为最小,再记录M2镜位置,连续测出6个视 见度最小时M2镜位置。 v 用逐差法求光程差d的平均值,再除以该透明介质得厚 度,就是折射率。v 知道了用上面的方法来测折射率就很容易求得一个玻璃薄 片的厚度,跟上面的第一跟第二个步骤是一样的,第三个步 骤只需把除以介质的厚度改成折射率就可以求得该介质的 厚度了. v (2)转动手轮时干涉条纹吞吐以及干涉条纹的疏密的原因 是什么 v 1.在两光源非常近的时候(极限情况重合),两光源到轴外 点的距离差异与两光源到平面中心点的距离差异近乎相同 差值很小,意味着光程差在很大的角度内变化不大,条纹疏. v 2.当两个光源距离比较远时(比如说考虑成一个光源就在 平面上,令一个光源与之有一定距离):两光源到轴外点的 距离差异与两光源到平面中心点的距离差异相比较可知差 别较大,意味着光程差在于第一种情况相同的角度区间中 变化要大,条纹密。 v 上述第2种情况可轻松的看出:两光源到轴外点的距离差比 到平面中心点的距离差有减小的趋势,因此可判断:内环为 干涉高级次,外环为干涉低级次. v 判断吞吐环:光程差增大,意味着环心干涉将由低级次变为 高级次.由上面的同心环级次排布可知,原来的低级次环必 定外移,意味着中心是吐环.反之吞环. v (3)迈克尔逊干涉仪实验能否用点光源 为什么 v 不能.理论上是用平行光,如果用点光源当然也必然会有干 涉现象,但是不利于观察.当然如果点光源也能和太阳一样 就没问题,一是要光够强,二是距离够远,达到干涉位置的时 候能近似平行光.但是现实中是不可能有这种光源的,所以 不可以用电光源来代替.v 4)假如把单色光换成白光,想看到干涉条纹必须满足什么 条件 。 v 如果用白光作为光源(因为白光是有好几种光组成的,单一 的光受干涉波动比较小,多种光受的干涉比较大,就丰富了, 之间的差别就更明显,参照性更强.如果单纯的一种光源,对 比性不够强,很多内部的区别表现不够明显),无论是 电光源还是面光源,要看到干涉条纹,必须满足光程差小于 光源的相干长度的要求,即2d c o s iL.对于具有连续 光谱的白光,L极小,因而仅当d约等于0时,才能看到彩色 的干涉条纹。v 参考文献： v 1 姚安居，吴庆州.普通实验.中国矿业大学出版社。 v 2 刘尚晋,普通物理实验武汉工业大学出版社。 v 3 林抒,普通物理实验 高等教育出版社。实验方法二v 利用等厚干涉测量薄膜厚度 v 实验目的：测量1A薄膜厚度 v 实验工具：劈尖干涉仪，薄膜相邻条纹所对应的厚度差：相邻条纹所对应的厚度差：小结：劈尖干涉条纹特点1. 条纹级次 k 随着劈尖的厚度而变化，因此这种干涉 称为等厚干涉等厚干涉。条纹为一组平行于棱边的平行线。2. 空气劈尖由于存在半波损失，棱边上为零级暗纹。空气 (4)测薄膜厚度v 实验步骤及内容 v 1.将实验仪器平整放置 v 2.将薄膜夹在劈尖一端 v 3.用已知波长单色光竖直照射 v 4.观察干涉图样并数出从劈尖一端到另一端明条纹数目k v 5.利用公式：计算出结果 v 劈尖干涉的应用 v 1.检查光学元件平整度 v 2.测量薄膜厚度 v 3.小角度测量v 参考文献：大部分来自上学期光学ppt，百度知道