实验四十四迈克耳逊干涉仪的调节与使.ppt

实验四十四 迈克耳逊干涉仪的调节与使用,【实验目的】1.了解迈克尔逊干涉仪的结构，原理和调节方法。2.观察等倾干涉条纹。3.测量激光光源的波长。【实验仪器】迈克尔逊干涉仪，激光器，扩速透镜，手电筒。,【实验原理】1.等倾干涉 迈克尔逊干涉仪原理光路如图44-2所示：,图44-2 迈克耳逊干涉仪光路,从图44-2来看，光束 和 两束光到达处 的光程差 为：因为：，所以 而 代入（44-1）中，整理后得：,（44-1）,根据光的干涉加强和减弱的条件当式子中由（44-3）可知：（1）当 一定时,（44-3）,干涉级次 随倾角（入射角）变化。具有相同倾角 的所有光线的光程差 都相同，对应同一级次，故称这种干涉为等倾干涉。不同的倾角的光对应于不同的干涉级次，于是干涉图样是以光轴为中心的同心圆环。当 时（相当于垂直入射），干涉级次最大，对应于干涉圆环中心处。,时，随着 角的的增大，干涉级次 变小，对应的干涉圆环往外移，即越向边缘，干涉圆环的级次越低（这与牛顿环的等厚干涉圆环不同）。（2）当 一定时 对应于同一级次，当 减小时，倾角 必须减小，则该级圆环越往内缩小，条纹随之变宽，看到的现象是干涉圆环“内缩”，中心圆环“吞入”，当 时，即 与 重合，整个视场将无干涉圆环出现。,当 增大时，必将增大，看到的现象是干涉条纹变窄，干涉圆环“外扩”，中心圆环“涌出”，当 增大到一定程度时，也将看不到干涉现象了。2.根据条纹变化测量光波波长 干涉圆环中心处，则式（44-3）可以写成：,（44-4）,当移动 镜使 增大时，中心圆环便一个一个“涌出”，反之，当 减小时，中心圆环便一个一个“吞入”，由（44-4）可知，只要知道移动的距离 和“涌出”（或“吞入”）的条纹数目，便可求出光波波长。反之，已知光波波长 和，也可求出移动的距离，此为干涉测量长度的原理。,（44-5）,【实验内容】1.仪器的调整（1）打开光源，调整光源的水平，使入射光通过扩束后，有较强的均匀扩展光入射到分光板 上。（2）调整粗调鼓轮，使动镜 距分光板 的距离与定镜 距 的距离近似相等。（3）在 处沿着 的方向进行观察。,2.测量光波波长（1）打开 激光光源，缓慢转动仪器的微调鼓轮，观察到视场中心圆形条纹的“涌出”或“吞入”，即可以读数（2）重复上述实验5次，共读出2500环。自己设计表格记录数据，用逐差法计算 激光的波长，最后计算测量结果的误差。,【注意事项】1.保持各镜面和玻璃板的清洁，严格禁止用手触摸。2.调节与测量的过程中，动作要稳，操作仔细、认真，读出准确的环数和测量值。3.为了得到正确的结果，转动粗调鼓轮和微调鼓轮时应严格防止空程。,【思考题】1.如何用迈克尔孙干涉仪测量长度？2.用迈克尔孙干涉仪测量时，如何观察到等厚干涉条纹？,