迈克尔逊干涉仪试验报告

迈克尔逊干涉仪实验报告一、实验题目 ：迈克尔逊干涉仪二、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、等厚干涉现象；3. 利用迈克尔逊干涉仪测量He-Ne激光器的波长；三、实验仪器 ：迈克尔逊干涉仪、 He-Ne激光器、扩束镜、观察屏、小孔光阑四、实验原理 （原理图、公式推导和文字说明）：在图 M2′ 是镜子 M2 经 A 面反射所成的虚像。调整好的迈克尔逊干涉仪，在标准状态下 M1、M2′ 互相平行，设其间距为d. 。用凸透镜会聚后的点光源S是一个很强的单色光源， 其光线经 M1、M2反射后的光束等效于两个虚光源S1、S2′发出的相干光束，而S1、S2′ 的间距为 M1、M2′ 的间距的两倍，即2d。虚光源S1、S2′ 发出的球面波将在它们相遇的空间处处相干，呈现非定域干涉现象， 其干涉花纹在空间不同的位置将可能是圆形环纹、椭圆形环纹或弧形的干涉条纹。通常将观察屏 F 安放在垂直于 S1、S2′ 的连线方位， 屏至 S2′ 的距离为 R，屏上干涉花纹为一组同心的圆环，圆心为O。设 S1、S2′ 至观察屏上一点P的光程差为δ ，则)1/)(41()2(222222222rRdRdrRrRrdR（1）一般情况下dR，则利用二项式定理并忽略d 的高次项，于是有)(12)(816)(2)(4222222222222222rRRdrrRdRrRdRrRdRdrR（2）所以)sin1(cos22Rdd（3）由式 (3) 可知：1. 0，此时光程差最大，d2 ，即圆心所对应的干涉级最高。旋转微调鼓轮使 M1 移动，若使 d 增加时，可以看到圆环一个个地从中心冒出，而后往外扩张；若使 d 减小时，圆环逐渐收缩，最后消失在中心处。每“冒出”( 或“消失” ) 一个圆环，相当于 S1、S2′ 的距离变化了一个波长大小。如若“冒出”( 或“消失” ) 的圆环数目为 N，则相应的 M1镜将移动Δ d，显然：Nd /2（4）从仪器上读出Δd 并数出相应的 N，光波波长即能通过式 (4) 计算出来。2. 对于较大的 d 值，光程差δ 每改变一个波长所需的的改变量将减小，即两相邻的环纹之间的间隔变小，所以，增大d 时，干涉环纹将变密变细。五、实验步骤六、实验数据处理 （整理表格、计算过程、结论、误差分析）：mm105-5仪 N=30平面镜位置d1d2d3d4d5di/mm平面镜位置d6d7d8d9d10di/mm5iiiddd5dm10795.6150275d)NeHe(m10328.67标m108.16Smm00005.0仪m10175/2822仪sm10)1.0795.6(7%4.7%100标标rE误差分析1. 仪器本身震动。2. 条纹有宽带。3. 读数的滚轮上面精确度有限。4. 人眼观察偏差。5. 波长不是单色有宽度。6. 仪器本身零件间空隙。附：原始数据