实验六迈克尔逊干涉仪课件.ppt

【实验目的】,1掌握迈克尔逊干涉仪的调节和使用方法；2学会用迈克尔逊干涉仪观察白光的干涉条纹。,实验原理,P1为分光板、P2为补偿板，M1、M2为两反射镜，透过读数窗可看到读数鼓轮，转动手轮可使M1在套轨上移动。套轨上有050mm刻度。粗动手轮分度値为0.01mm，微动手轮分度値为0.0001mm。使用该仪器时，所有的光学元件绝对不能用手接触，否则会损坏光学表面。,迈克耳孙干涉仪光路图（图6-1）,光程差,（1）扩展光源照明产生的干涉图 M1、M2严格平行时，为等倾干涉，所有倾角为i 的入射光线，由M1、M2反射光线的光程差 均为：,在E处可看到一组明暗相间的同心圆纹，其条纹特点是：A. 条纹级次以中心最高，在条纹中心，i=0，中心亮点,当M1、M2 的间距d逐渐增大时，可看到条纹从中心“涌出”，且每当d 增加/2就有一个条纹涌出。反之则出现条纹向中心“陷入” 。,当,圆心处干涉条纹的级次：,当M1与M2之间距离变大时，圆形干涉条纹从中心一个个涌出,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陷入,干涉条纹变稀 。,干涉花样及波长测量原理,距离测量或波长测量原理,只要数出涌出或陷入的条纹数，即可得到平面镜M1向M2以波长为单位移动的距离。,相邻条纹角间距 （如k级和k-1级）,将两式相减，当,上式表明：d一定时， 较小时， 较大，即干涉条纹的分布是中心较宽， 较大时， 较小，即干涉条纹的边缘较窄，显得条纹很密集。,B.干涉条纹分布特点：中心宽边缘窄,B.当M1、M2有很小夹角a，且入射角i很小,所得到的干涉一般为等厚干涉，在两镜面交线附近处，干涉条纹为平行于 M1、M2 的交线的等间隔的直线条纹。在离 M1、M2交线较远处，干涉条纹变成现内弯的弧线。,由于白光是多色光，明暗条纹的位置与波长有关。因此，只有当d=0的对应位置上，各种波长的光到达光屏上时，光程差为0，形成零级暗条纹。,白光等厚干涉可以准确确定等光程位置,实验内容 利用白光等厚干涉测量折射率,当视场内出现彩色直条纹后，继续转动微调手轮，使零级暗纹移到视场中央。然后在M1与分光板P1之间插入待测薄片，此时由于光程差变化，零级暗纹消失。再转动微调手轮，使M1向P1方向移动，当零级条纹重新出现，并移到视场中央， M1的移动正好抵消了光程差的变化。根据上述分析，可以推出薄片折射率的测量公式为：式中n0=1.003，为空气的折射率，n为薄片的折射率，l1，l2分别为薄片插入前后的等光程位置读数,【实验内容】,【实验内容】,1、迈克尔逊干涉仪的调节（1）打开白光光源；（2）旋转粗动手轮，使M1、M2至P1的镀膜面的距离大致相等，沿E P1的方向观察，将看到叉丝的影子（共3个），其中2个对应于动镜M1的反射像，另一个对应于M2的反射像。（3）仔细调节M1、M2 背后的三个螺钉，改变M1、M2的相对方位，直到叉丝的双影在水平方向和铅直方向均完全重合，这时可观察到干涉条纹。仔细调节3个螺钉，使干涉条纹宽度合适。,（4）慢慢旋转粗动手轮，找到零级暗纹的大概位置，然后旋转微调手轮，将零级暗纹调至视场中央；（5）消回程差：顺时针旋转粗动手轮将零级暗纹移出视场，然后反方向旋转使零级暗纹回到视场，但不要使零级暗纹回到视场中央。然后逆时针旋转微调手轮，使零级暗纹回到视场中央。后面的测量粗动和微调手轮都只能逆时针旋转。记下此时的位置读数L1。,（6）将厚度为D=0.045mm的薄片放在P1与M1之间，逆时针旋转微调手轮，使零级条纹回到视场中央。记下此时的位置读数L2.（7）重复（4-6）过程3-5次，计算结果和不确定度。,