[实验报告]迈克耳孙干涉仪VIP免费

实验十一 迈克耳孙干涉仪的调整与使用 【实验目的】 1．了解迈克耳孙干涉仪的原理、结构和调整方法。 2．观察等倾和等厚干涉条纹，了解其形成条件、条纹分布特点及条纹的变化。 3．测量He-Ne 激光的波长。 【实验原理】 1．迈克耳孙干涉仪的光路 如图5.4-1 所示，图中 M1 和M2 是二个精密磨光的平面镜，置于相互垂直的两臂上。在两臂轴相交处，是一个与两臂成45°角且两面严格平行的平面玻璃板 G1，其背面镀有一层半透半反膜，称为分束板。G2 与G1 平行放置，其厚度和折射率与 G1 完全相同，但表面没有镀 图5.4-1 迈克耳孙干涉仪的简单光路 层，G2 称为补偿板。从图中看出，光源 S 发出的光在G1 后表面被分为光强近乎相等的反射光束（1）和透射光束（2），两束光经反射后，共同向 E 处传播并发生干涉。反射镜M2 是固定的，M1 可沿臂轴方向移动，M2 被 G1 反射所成的镜像 M2′位于M1 附近，光束（2）也可以看作是从 M2 的虚像 M2′反射来的，用M2′代替 M2 讨论问题，两束光光程不受影响。这样，可直观地看出两束光在到达观察屏 E 处时的光程差与 M1 和 M2′间的“空气薄膜”的厚度 d 有关，即 M1 所处位置是影响光程差的因素之一，这种干涉相当于“薄膜”干涉。 光束（1）到达 E 处时，共通过了G1 三次，而光束（2）只在未分出前与光束（1）同时通过 G1 一次，另外两次则由穿过 G2 两次来得到补偿。这样，两束光在玻璃中的光程相等，因此计算两束光的光程差时，只需考虑它们在空气中的几何路程的差别。此外，用白光照明时，若只有 G1，则因为玻璃的色散，不同波长的光因折射率不同而产生的光程差无法用空气中行程弥补，而 G2 板的加入就能补偿各色光的光程差以获得白光的零级干涉条纹。白光的干涉条纹在迈克耳孙干涉仪中极为有用，能够用于准确地确定零光程差的位置，进行长度的精确测量。在迈克耳孙干涉仪中，两束相干光分得较开，这便于在任一支光路里放进被研究的对象，通过白光零级条纹位置的改变来研究所放入物质的某些物理特性，如气体或其它透明物质的折射率、透明薄板的厚度等。 2．各种干涉条纹的图样 （1）点光源的非定域干涉 图5.4-2 点光源的非定域干涉 当用凸透镜对激光光束会聚后，得到的是一个线度小、强度足够大的点光源，它向空间传播的是球面波。在经 M1 和M2′反射后，又得到相当于由两个虚光源 S1、S2′发出的两列满足干涉条件的球面波，S1 为 S 经 G...