迈克尔逊干涉仪的调整与使用实验报告
[實驗目的]
1.了解邁克爾遜干涉儀的結構、原理和調節方法
2.利用邁克爾遜干涉儀測量He-Ne激光器的波長
[實驗儀器]
1.邁克爾遜干涉儀
2.He-Ne激光器
3.擴束鏡
4.觀察屏
5.小孔光闌
[實驗原理]
1.邁克耳遜干涉儀的干涉原理(光路圖如圖1所示)
光源S發出的一束光,從分束鏡G1的半反射面K上被分成光強近似相等的反射光束1和透射光束2.反射光束1射出G1后投向反射鏡M1,光束2經過補償板G2投向后邊的反射鏡,反射回來再通過G2,在半反射面K上反射。于是,這兩束相干光在空間相遇并產生干涉,通過人眼可以看到干涉條紋。
補償板G2的材料和厚度都和分束鏡G1相同,并且與分束鏡G1平行放置,其作用是為了補償反射光束1因為G1中往返兩次所多走的光程,使干涉儀對不同波長的光可以同時滿足等光程的要求。
[數據記錄和處理]
轉動鼓輪,觀察到干涉條紋中“吞”“吐”變化。中心每“生成”或“吞進”30個干涉條紋記錄一次數據,連續記錄6次。
選擇M1鏡的一個初始位置,作為第一列填入表格,每“生成”或“吞進”30個干涉條紋時M1鏡的位置填入表格其它列中。
| D(mm) | 29.70187 | 29.71135 | 29.72018 | 29.72975 | 29.73920 | 29.74865 |
利用逐差法,根據上面的數據算出三組差值,并填入下表
| ΔD(mm) | 0.02788 | 0.02785 | 0.02847 |
[數據處理]
(利用逐差法處理數據,根據相應公式計算He-Ne激光的波長。保留中間計算過程)
[結果表達]
利用逐差法處理數據,計算得出該實驗中He-Ne激光的波長為λ= 623.70 (nm)
[思考題]
1.利用邁克耳孫干涉儀測量單色光的波長時,如何改變兩束光的光程差?
在邁克爾孫干涉儀的2M鏡前插入一厚度為d的薄玻璃片,則相應的廣場差變化為2(n-1)d=ΔNλ
2.利用邁克耳孫干涉儀測量單色光的波長時,條紋中心每“吞”進(或“吐”出)一個圓形條紋,到達該處的兩束光的光程差變化多少?
光程差 δ = 2n0cos θ n0 = 1 光程差 δ = 2dcos θ * 10-6mm
3、在測量之前如何調整微動鼓輪的零點對齊?若不調整零點對齊,測量數據時會造成什么影響(可以舉例說明)。
轉動微動鼓輪時,粗動輪隨著轉動,但轉動粗動輪時,鼓輪并不隨著轉動。因此在讀數前應先調整零點。
方法如下;將鼓輪沿某一方向旋轉至零,然后以同方向轉動粗動輪使之對齊某一刻度。
總結
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