迈克尔逊干涉仪测激光波长.ppt

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1、实验七迈克尔逊干涉仪的调整与使用一、实验目的1、学习迈克尔逊光路,了解什么是等倾干涉,加深对理论课这部分内容的理解；2、观察等倾干涉现象；3、了解迈克尔逊干涉仪的结构和调整方法,测量激光波长；4、迈克尔逊光路的应用。二、实验原理1、与本实验相关的几个知识点光程：相干条件：频率相等、位相差恒定、振动方向上有相同的振动矢量。分光方法：分振辐法、分波前法。干涉条件：明暗2、实验光路原理3、等倾干涉i1i1双光束在观察平面处的光程差由下式给定：Δ＝2dcosi（本实验中两平面间为空气，折射率设为1）式中：d是M1和M2ˊ之间的距离，i是光源S在M1上的入射角。M1M2’d根据干涉条件可得到：

2、Δ＝2dcosi=kλ在薄膜厚度d不变、入射光波长λ不变时，条纹级次k由入射倾角i决定。也即是说，具有相同入射倾角的叠加光在同一条纹级上。所以称为等倾干涉。由点光源照射的情况可知：相同入射倾角的形状为圆形。与干涉条件相符合的情况是：明、暗条件交替出现。因此，等倾干涉的干涉花样为明暗相间的同心圆环。圆环中心为0级，入射倾角i=0。4、测定激光波长从点光源照射的情况可知，入射角i是无法确切测定的，由2dcosi=kλ直接测量d、i、k，从而得到λ是不可能的。在光源垂直入射处（也即是条纹中心处），i=0，cosi=1。公式2dcosi=kλ变为：2d=kλ。而此时k=0，亦不能计算出λ。在

3、光源的可照射范围内，d、λ不变的情况下，条纹的总级数是一定的，增加d则k增加，条纹数目增加，且变小变密，实际现象就是，条纹从中心一个个往“外冒”，相反，减小d时，条纹一个个“陷入”，变大变稀。此时，只要测量出薄膜的改变量Δd，数出“外冒”或”陷入“的条纹数N，则由：2Δd=Nλ得出：λ＝2Δd／N。三、迈克尔逊光路的应用测量波长（本实验内容）测量长度（米原尺）测量波长差观察白光干涉测量薄膜厚度测量空气折射率四、实验仪器俯视图侧视图WSM-100型迈克尔逊干涉仪五、实验内容1、仪器调整及干涉条纹定性观察（1）转动粗动手轮，使M1、M2镜与G1板的距离大致相等，使激光发出的光射于G1板上

4、，在干涉区域加入一透镜，在透镜后面的观察屏上可观察到两排激光光点。（2）调整M2镜后的三颗螺钉，使激光光点重合(一般不调节M1镜后的三颗螺钉)。（3）慢慢转动微动手轮，可观察到视场中条纹向外一个一个的“冒出”或向内一个一个的“陷入”中心，视场中出现3-4个圆环较为理想。2、测量激光波长数50个条纹“冒出”或“陷入”，记录M1镜的始末位置d1和d2，则M1镜移动的距离Δd=

5、d2-d1

6、。注:M1镜的位置读数由仪器左侧标尺读数（mm）、粗动手轮上的读数(1/100mm)和微动手轮上的读数（1／10000mm）三部分组成。d1(mm)d2(mm)ΔdΔd(平均)λ123六、注意事项1、绝

7、对不能用手或其它东西去触摸光学镜头，尤其是半反半透膜。2、激光的单色性好、方向性好、空间相干性和时间相干性好，而且亮度极高，绝对避免用眼直视激光。3、光纤易碎，勿弯折。4、迈克尔逊干涉仪是精密的光学仪器，各部分的调整控制机构均极精密，调整的范围也有—定的限度，调整时必须仔细、认真、轻缓．且其光学元件全部暴露在外，使用时不能对着仪器咳嗽、说话，严禁用手触摸光学元件表面。