迈克尔逊干涉仪测He-Ne激光的波长VIP免费

实验十迈克尔逊干涉仪测He-Ne激光的波长迈克尔逊干涉仪是1883年美国物理学家迈克尔逊和莫雷合作设计制作出来的精密光学仪器。它利用分振幅法产生双光束以实现光的干涉，可以用来观察光的等倾、等厚和多光束干涉现象，测定单色光的波长和光源的相干长度等。在近代物理和计量技术中有广泛的应用。【实验目的】1．了解迈克尔逊干涉仪的特点，学会调整和使用。2．学习用迈克尔逊干涉仪测量单色光波长及薄玻璃片厚度的方法。【实验仪器】WSM-100型迈克尔逊干涉仪，HNL－55700型He-Ne激光器、扩束镜，白赤灯，毛玻璃片，光具座，薄玻璃片。【实验原理】迈克尔逊干涉仪工作原理：如图10-1所示。在图中S为光源，G1是分束板，G1的一面镀有半反射膜，使照在上面的光线一半反射另一半透射。G2是补偿板，M1、M2为平面反射镜。光源He-Ne激光器S发出的光经会聚透镜L扩束后，射入G1板，在半反射面上分成两束光：光束(1)经G1板内部折向M1镜，经M1反射后返回，再次穿过G1板，到达屏E；光束(2)透过半反射面，穿过补偿板G2射向M2镜，经M2反射后，再次穿过G2，由G1下表面反射到达屏E。两束光相遇发生干涉。补偿板G2的材料和厚度都和G1板相同，并且与G1板平行放置。考虑到光束(1)两次穿过玻璃板，G2的作用是使光束(2)也两次经过玻璃板，从而使两光路条件完全相同，这样，可以认为干涉现象仅仅是由于M1镜与M2镜之间的相对位置引起的。为清楚起见，光路可简化为图10-2所示，观察者自E处向G1板看去，透过G1板，除直接看到M1镜之外，还可以看到M2镜在G1板的反射像M2，M1镜与M2构成空气薄膜。事实上M1、M2镜所引起的干涉，与M1、M2之间的空气层所引起的干涉等效。1．干涉法测光波波长原理：考虑M1、M2完全平行，相距时的情况。点光源S在镜M1、M2中所成的像、构成相距的相干光源，光路如图10-3所示。设到0点的距离为h。这种情况下，干涉现象发生在两光相遇的所有空间中，因此干涉是非定域的。对于屏幕上任意一点P处，设到0点的距离为h。两像光源发出的光相遇时的光程差为，P点处发生相长干涉的条件为：(10—1)1分束板激光器S1M2M2G1GLE图10-1迈克尔逊干涉仪原理图补偿板dMMEpo12s图10-3干涉光程计算d2hs1M2M2M12SE1G图10-2迈克尔逊干涉仪简化光路由(10-1)式，结合图3可以看出，保持h与d不变，令P点向外移动时，、将增大，对应级次K将伴随减小，所以中央条纹的级次高。对于屏幕中心，，(10-1)式简化为：(10-2)实验中，d随M1镜的移动而变化。伴随d的增大，级数K随之增大，也就是有新的干涉条纹从中心冒出；伴随d的减小，级数K随之减小，干涉条纹向中心缩进。“冒出”或“缩进”的条纹数与M1位置变化之间的关系为：(10-3)可见只要测定M1镜的位置改变量和相应的级次变化量，就可以用式(10-3)算出光波波长。2．等厚干涉法测薄玻璃片厚度原理：(选做内容)若M1与M2成一很小的交角，能在M1附近直接观察到等厚干涉条纹(不是在屏幕上)。事实上形成等厚干涉要求入射光来自平面光源，因此应当首先将光源更换为面光源。由于入射光倾角的影响，只有在M1与M2之间距离等于零时，两面之间相交的一条直线附近的干涉条纹才近似是等厚条纹(见图10-4)。随着的增大，直条纹将逐渐弯曲(如图10-5所示)。使用白光做光源时，在正中央M1、M2交线处(d=0)及附近才能看到干涉花纹。对各种波长的光来说，在交线上的光程差都为0，故中央条纹是白色的。特别地，由于M1与M2形成两劈尖正对的结构，所以中央白条纹两旁有十几条对称分布的彩色条纹。据此可以很容易判别出中央明条纹的位置。实验时，首先调节出白光的等厚干涉花样，形成中央一条亮线、两侧彩色条纹对称分布的状态，记下此时的鼓轮读数m1。然后将厚度为l的待测薄玻璃片放入M1镜所在光路中。注意玻璃片相对M1镜平行。接下来转动微动鼓轮，使M1镜向屏幕方向移动，直到白光的等厚干涉条纹再次出现(特别注意途中微动鼓轮不能反转)。记下这时的鼓轮读数m2。m1与m2之差就是M1镜移动的距离，这一距离与薄玻璃片带来的附加光程差相等，即：(10-4)利用(4)式可以求得玻璃片厚度。【实验内容】1．观察非定域干涉现象在了解迈克尔逊干涉仪的调整和使用方法...