迈克尔孙干涉仪

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1、实验报告评分：少年班系06级学号PB06000680姓名张力日期2007-10-8实验题目：迈克尔孙干涉仪实验目的：了解迈克尔孙干涉仪的原理、结构和调节方法，观察非定域干涉条纹，测量氦氖激光的波长，并增强对条纹可见度和时间相干性的认识。实验原理：1、迈克尔孙干涉仪的结构和原理原理图图如右上图所示。光源S发出的光射向A板而分成（1）、（2）两束光，这两束光又经M1和M2反射，分别通过A的两表面射向观察处O，相遇而发生干涉，B作为补偿板的作用是使（1）、（2）两束光的光程差仅由M1、M2与A板的距离决定。2、点光源产生的非定域干涉干涉光路图和计算图如右下图，据此计算光程差的具体形式

2、：2222D=(Z+2h)+R-Z+R21Z2R2[(14Zh+4h)2-]1=++22Z+R把小括号内的部分展开取低阶项：2é1æ4Zh+4h2ö1æ4Zh+4h2öù22D=Z+Rêç÷-ç÷+...úç22÷ç22÷êë2èZ+Rø8èZ+Røúûé32223ù2hZZ+ZR+Rh-2hZ-h»ê22úZ2+R2ëZ(Z+R)û23=2hcosdé1+hsin2d-2hcos2d-hcos2dùê23úëZZZû由于h<

3、于是有Dh=h-h=1(D-D)=1nl。212122据此由M1移动的距离Dh和数出相应吞进（或吐出）的环数就可求得波长。3、条纹的可见度æ1ö光源使用两种波长的光时（波长相差很小），当光程差为L=ml1=çm+÷l2时，两种光产生è2ø的条纹为重叠的亮纹和暗纹，使光的可见度降低。移动M1，在光程差æ3öL+DL=(m+Dm)l1=çm+Dm+÷l2时，可见度最小。其间光程差变化è2ø2l1l2lDL=Dm×l1=(Dm+1)l2。化简后有Dl==。由此计算出波长差。DLDL实验报告评分：少年班系06级学号PB06000680姓名张力日期2007-10-84、时间相干性问题时间

4、相干性是光源相干程度的一个描述。以入射角i=0为例。光程差L=2d，当d增加到某一值d’时，干涉条纹变模糊。Lm=2d’定义为相干长度。若光中心波长为λ0，谱线宽为Dl，2lLl2则L=0，相干时间m0。mtm==DlccDl5、透明薄片折射率（厚度）的测量（1）白光干涉条纹只有用白光才能判断出中央条纹，从而确定d=0的位置。（2）固体透明薄片折射率或厚度的测量视场中出现中央条纹后，M1与A之间放入折射率为n，厚度为l的透明物体，程差增大DL=2l(n-)1，中央条纹消失。将M1向A移动d=DL，中央条纹重新出现，测量d与l，由d=l(n-)1可以求出n。2实验仪器：迈克尔孙干

5、涉仪、He-Ne激光器、短焦距透镜实验内容：1、观察非定域干涉条纹（1）打开He-Ne激光器，使激光束基本垂直M2面，在光源前放一小孔光阑，调节M2上的三个螺钉（有时还需调节M1后面的三个螺钉），使从小孔出射的激光束，经M1与M2反射后在毛玻璃上重合，这时能在毛玻璃上看到两排光点一一重合。（2）去掉小孔光阑，换上短焦距透镜而使光源成为发散光束，在两光束程差不太大时，在毛玻璃屏上可观察到干涉条纹，轻轻调节M2后的螺钉，应出现圆心基本在毛玻璃屏中心的圆条纹。（3）转动鼓轮，观察干涉条纹的形状，疏密及中心“吞”、“吐”条纹随程差的改变而变化的情况。2、测量He-Ne激光的波长1采用非

6、定域的干涉条纹测波长。缓慢转动微动手轮，移动M1以改变h，利用式（2）Dh=nl2可算出波长，中心每“生出”或“吞进”50个条纹，记下对应的h值。N的总数要不小于500条，用适当的数据处理方法求出λ值。实验数据：n刻度rn（mm）n刻度rn（mm）040.5681925040.487125040.5517030040.4711010040.5352735040.4549215040.5190040040.4389520040.5029945040.42300数据处理：采用逐差法处理数据。取间隔为5相减：x1=r0-r250=40.56819mm-40.48712mm=0.081

7、07mm实验报告评分：少年班系06级学号PB06000680姓名张力日期2007-10-8x2=r50-r300=40.55170mm-40.47110mm=0.08060mmx3=r100-r350=40.53527mm-40.45492mm=0.08035mmx4=r150-r400=40.51900mm-40.43895mm=0.08005mmx5=r200-r450=40.50299mm-40.42300mm=0.07999mm上述xi的平均值x1+x2+x3+x4+x5.00810