用迈克尔逊干涉仪测量光波的波长实验报告.docx

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1、用迈克尔逊干涉仪测量光波的波长实验报告一、 名称：用迈克尔逊干涉仪测量光波的波长 二、 目的： 1、 2、 3、 4、 了解迈克尔逊干涉仪的结构和干涉条纹的形成原理。 通过观察实验现象，加深对干涉原理的理解。 学会迈克尔逊干涉仪的调整和使用方法。 观察等倾干涉条纹，测量激光的波长。 三、 实验器材：迈克尔逊干涉仪、He-Ne激光。 四、 原理： 迈克尔逊干涉仪光路如图所示。当M1和M2严格平行时，所得的干涉为等倾干涉。所有倾角为i的入射光束，由M1和M2反射反射光线的光程差D均为2dcosi，式中i为光线在M1镜面的入射角，d为空气薄膜的厚度，它们将处于同一级干涉条纹， 并定位于无限远。这时，

2、图中E处，放一会聚透镜，在其共焦平面上，便可观察 到一组明暗相间的同心圆纹。 干涉条纹的级次以中心为最高，在干涉纹中心，应为i=0，由圆环中心出现2d亮点的条件是D=2d=kl，得圆心处干涉条纹的级次k=。当M1和M2的间l距d逐渐增大时，对于任一级干涉条纹，例如第k级，必定以减少其cosik的值来满足2dcosik=kl，故该干涉条纹向ik变大的方向移动，即向外l时，2就有一个条纹涌出。反之，当间距由大逐渐变小时，最靠近中心的条纹将一个个l“陷入”中心，且每陷入一个条纹，间距的改变亦为。 2扩展。这时，观察者将看到条纹好像从中心向外“涌出”；且每当间距d增加因此，只要数出涌出或陷入的条纹数，

3、即可得到平面镜M1以波长为单位而移动的距离。显然，若有N个条纹从中心涌出时，则表明M1相对于M2移动了Dd=Nd，已知M1移动的距离和干涉条纹变动的数目，便可确定光波的波长。 2五、 步骤： 1、仪器设计成微动鼓轮转动时可带动粗动手轮转动，但粗动手轮转动不能带 动微动鼓轮转动，为防止粗动手轮与微动鼓轮读数不一致 而无法读数或读错数的情况出现，在读数前应先调整零点。方法如下：将微动轮沿某一方向旋转至零，然后以同方向转动粗动轮使之对齐某一刻度。之后测量过程中只 能仍以同方向转动微动轮，使M1镜移动，不得再转动粗动轮，这样才能使微动 轮与粗动轮两者读数相互吻合。 2、为了使测量结果正确，必须避免引入

4、空程误差，也就是说，在调整好零点以后，应将微动轮按原方向转几圈，直到干涉条纹开始移动以后，才可开始读数测量。为了消除空程误差，调节中，粗调手轮和微调鼓轮要向同一方向转动；测量读数时，微调鼓轮也要向一个方向转动，中途不得倒转。这里所谓“同一方向”，是指始终顺时针，或始终逆时针旋转。 3、用逐差法进行数据处理，表格自拟。 六、 记录: 起点 第50环 第100环 第150环 第200环 第250环 第300环 第350环 第400环 d1= d250-d50 = d2= d300-d100 = d3= d350-d150 = d4= d400-d200 = 1= 2= 3= 4= 读数位置/mm

5、七 2Vd1=632.7nm 2N2Vd2 l2=631.7nm N2Vd3 l3=647.1nm N2Vd4 l4=639.1nm Nl+l2+l3+l4632.7+631.7+647.1+639.1波长的平均值l=1=637.7nm 44标准偏差为： 由Vd=Nl可得：l1=VA=Sl=(l-li)n(n-1)22(637.7-632.7)+(637.7-631.7)+(637.7-647.1)+(637.7-639.1)43222=1.24310-9m 波长的绝对误差为：Dl=l-l0=637.7-632.8=4.9nm=4.910-9m 相对误差为：m=Dll0100%=4.9100%=0.77% 632.8