迈克尔逊干涉仪测He-Ne激光的波长
实验8迈克尔逊干涉仪测量He-Ne激光波长
越来越细，图样越来越小，直至消失。反之，当 d 减小时，可观察到干涉环纹向中
心“缩入”。 当 d 逐渐减小至零时，干涉环纹逐渐变粗，干涉环纹直经逐渐变大，
至光屏上观察到明暗相同的视场。
附图 1 d 变化时，等倾干涉条纹的变化特征
（3）对 θ = 0 的明条纹，有：δ=2d = kλ 可见每“涌出”或“缩入” 一个圆环，相当
二实验仪器过g2到达gi并被底层膜反射到达e率相同振动方向相同光程差恒定即位相差恒定的相干光它们在相遇空间第二面上反射时如同平面镜反射一样2附近形成m1的虚像m见在迈克尔逊干涉仪中所产生的干涉与空气薄膜m2和m1之间所夹所产生的干涉是等效的
-
.
实验 8 迈克尔逊干涉仪测量 He-Ne 激光波长（306）
面上反射时，如同平面镜反射一样，使 M
１在 M２附近形成 M１的虚像 M１′，因而光
M2
在迈克尔逊干涉仪中自 M２和 M１的反射相
当于自 M２和 M１′的反射。由此可见，在
迈克尔逊干涉仪中所产生的干涉与空气
薄膜（M２和 M１′之间所夹）所产生的干
涉是等效的。
当 M２和 M１′平行时(此时 M１和 M２严格 互相垂直)，将观察到环形的等倾干涉条
一、实验目的：
1、了解迈克尔逊干涉仪的结构、原理和调节使用方法；
2、了解光的干涉现象；观察、认识、区别等倾干涉
实验十九 迈克尔逊干涉仪测He-Ne激光的波长
迈克尔逊干涉仪
【实验目的】
1．了解迈克尔逊干涉仪的干涉原理和迈克尔逊干涉仪的结构，学习其调节方法。 2．学习用迈克尔逊干涉仪测量单色光波长。
【实验仪器】
迈克尔逊干涉仪， H e -N e 激光器、扩束镜，白赤灯，毛玻璃片，光具座，薄玻璃片。
【实验原理】
干涉法测光波波长原理：
P 点处发生相长干涉的条件为：λ=θ-θ+=
δk h d 2h 2
1cos cos （1） 保持h 与d 不变，令P 点向外移动时，1θ、2θ将增大，对应级次 K 将伴随δ减小，所以中央条纹的级次高。
对于屏幕中心，021=θ=θ，(1)式简化为：λ=k d 2 ，d 随M 1镜的移动而变化。 “冒出”或“缩进”的条纹数K ∆与 M 1位置变化d ∆之间的关系为：
K d 2∆∆=λ/ (2)
【仪器介绍】
图4 迈克尔逊干涉仪
分束板
激光器
S
1
M 2
2
G 1G L
E
图1 迈克尔逊干涉仪原理图
补偿板
d
M M '
p o
1
θ2
θs '
'图3干涉光程计算
d
2h
s '1M 2
M '2
()
1()
2S
E
1
G 图2 迈克尔逊干涉仪简化光路
1．迈克尔逊干涉仪的结构(如图所示)
测M 1镜移动的距离时，若m 是主尺读数(毫米)，l 是鼓轮1的读数，n 是微动鼓轮3的读数，则有
11()10010000
d m l n mm =+⋅
+⋅
2.迈克尔逊干涉仪的调整
（1）点燃He-Ne 激光器，使之与分光板G １等高并且位于沿分光板和M １镜的中心线上，转动粗调手轮，使M １镜距分光板G １的中心与M １镜距分光板G １的中心大致相等。
（2）遮住M2镜，使激光束经分光板G １射向M １镜。调节激光器的方向，使由M １反射回激光器的光，能射在光束出发点（也可以通过观察置于激光器出射孔附近的小孔屏上反射点的分布来调节。因为玻璃板的每个平行界面都有反射，故光点不止一个。但M １是高反射的。所以，它反射的光点光强最强）。
用迈克尔逊干涉仪测量He-Ne激光波长的测量不确定度分析
２ ０ １ ４年 ｌ ２月
大 学
物
Fra Baidu bibliotek
理
实
验
Ｖ０ Ｉ ． ２ ７ Ｎｏ ． ６
Ｄｅ Ｃ ． ２ ０ １ ４
ＰＨＹＳ Ｉ Ｃ ＡＬ ＥＸＰ Ｅ ＲＩ ＭＥ ＮＴ ０１ ７ Ｃ ＯＬ Ｌ Ｅ ＧＥ
文章 编 号 ： １ ０ ０ ７ — ２ ９ ３ ４ （ ２ ０ １ ４ ） ０ ６ — ０ １ ０ ３ — ０ ３
用迈克尔逊干涉仪测量 Ｈ ｅ Ｎ ｅ激光波长的测量不确定度分析
ｓ 和 ｓ 距 离 条 纹 中 心 ０ 点 处 的 光 程 差 变 化 为 Ａ ６ ＝ ２ Ａ ｄ 。但在 实 际 操 作 中 ， Ｍ 与 Ｍ 不 完 全 垂直， Ｓ 和 ｓ ： 的连 线 不完 全 平 行 于 导轨 方 向 ， 这
用迈克尔逊干涉仪测量 Ｈｅ － Ｎ ｅ 激光波长时 的实验误差来 源 ， 发现 实验光路 调整 的不理想 以及仪器 读数
装 置中残留的螺纹空程差是导致 值偏 大的主要原 因。在此 基础上提 出 了相 应 的改 进办法 ， 并且 对测
量不确定度进行 了合理 的估算 。 关 键 词： 迈克尔逊干涉实验 ； 不确定度 ； 螺纹空程差
差 应是 随机 误差 ， 不 应 总是 使 Ａ值 的 测量 结 果 偏
的距离为 ２ ｄ 。反射镜 Ｍ 移动的距离为 Ａ ／ ２时， 毛玻 璃屏 上 的条 纹 中心 处 会 涌 出 或 吞 人 一 个 条 纹 。设 Ｍ：移 动 的距 离 为 Ａ ｄ时吞 吐 的条 纹 数 目
用迈克尔逊干涉仪测量光波的波长实验报告
一、 名称：用迈克尔逊 【2 】干预仪测量光波的波长 二、 目标：
1、 懂得迈克尔逊干预仪的构造和干预条纹的形成道理.
2、 经由过程不雅察试验现象,加深对干预道理的懂得.
3、 学会迈克尔逊干预仪的调剂和应用办法.
4、
不雅察等倾干预条纹,测量激光的波长.
三、 试验器材：迈克尔逊干预仪.He-Ne 激光. 四、 道理：
迈克尔逊干预仪光路如图所示.当1
M 和'2M 严厉平行时,所得的干预为等倾干预.所有倾角为i 的入射光束,由1M 和'
2M 反射
反射光线的光程差∆均为i d cos 2,式中i 为光线在1M 镜面的入射角,d 为空气薄膜的厚度,它们将处于统一级干预条纹,
并定位于无穷远.这时,图中E 处,放一会聚透镜,在其共焦平面上,便可不雅察 到一组明暗相间的齐心圆纹.
干预条纹的级次以中间为最高,在干预纹中间,应为i=0,由圆环中间消失亮
点的前提是λk d ==∆2,得圆心处干预条纹的级次
λd
k 2=
.当1M 和'
2M 的间距d
逐渐增大时,对于任一级干预条纹,例如第k 级,必定以削减其
k
i cos 的值来知足
λ
k i d k =cos 2,故该干预条纹向k i 变大（k
i cos 变小）的偏向移动,即向外扩大.这
时,不雅察者将看到条纹似乎从中间向外“涌出”;且每当间距d 增长2λ
时,就有
一个条纹涌出.反之,当间距由大逐渐变小时,最接近中间的条纹将一个个“陷入”
中间,且每陷入一个条纹,间距的转变亦为2λ
.
是以,只要数出涌出或陷入的条纹数,即可得到平面镜1M 以波长λ为单位而
移动的距离.显然,如有N 个条纹从中间涌出时,则表明1M 相对于'2M 移动了
用迈克尔逊干涉仪测量光波的波长实验报告
一、 名称：用迈克尔逊干涉仪测量光波的波长 二、 目的：
1、 了解迈克尔逊干涉仪的结构和干涉条纹的形成原理。
2、 通过观察实验现象，加深对干涉原理的理解。
3、 学会迈克尔逊干涉仪的调整和使用方法。
4、
观察等倾干涉条纹，测量激光的波长。
三、 实验器材：迈克尔逊干涉仪、He-Ne 激光。 四、 原理：
迈克尔逊干涉仪光路如图所示。当1
M 和'
2M 严格平行时，所得的干涉为等倾干涉。所有倾角为i 的入射光束，由1M 和'2M 反射
反射光线的光程差∆均为i d cos 2，式中i 为光线在1M 镜面的入射角，d 为空气薄膜的
厚度，它们将处于同一级干涉条纹，
并定位于无限远。这时，图中E 处，放一会聚透镜，在其共焦平面上，便可观察 到一组明暗相间的同心圆纹。
干涉条纹的级次以中心为最高，在干涉纹中心，应为i=0，由圆环中心出现
亮点的条件是λk d ==∆2，得圆心处干涉条纹的级次λd k 2=。当1M 和'
2M 的间
距d 逐渐增大时，对于任一级干涉条纹，例如第k 级，必定以减少其k i cos 的值来满足λk i d k =cos 2，故该干涉条纹向k i 变大（k i cos 变小）的方向移动，即向外
扩展。这时，观察者将看到条纹好像从中心向外“涌出”；且每当间距d 增加
2
λ
时，就有一个条纹涌出。反之，当间距由大逐渐变小时，最靠近中心的条纹将一个个
“陷入”中心，且每陷入一个条纹，间距的改变亦为2λ
。
因此，只要数出涌出或陷入的条纹数，即可得到平面镜1M 以波长λ为单位
而移动的距离。显然，若有N 个条纹从中心涌出时，则表明1M 相对于'2M 移动了
用迈克尔逊干涉仪测量光波波长
大学物理实验
用迈克尔逊干涉仪测量光波的波长
再根据公式： 可求得He-Ne激光的波长查资料，得He-Ne激光理论标准波长为632.8nm，经比较，得：实验数据处理
对以上表格数据利用逐差法可以计算出：变化100条条纹，M 1移动的实际长度为
考虑了实验的具体测量过程，为了增加实验结果的精确度，数据处理时，去除最先跟最后的两个实验数据X 0和X 9。
251627384()()()() 3.21042X X X X X X X X d mm --+-+-+-=
=⨯⨯2d N λ=2630d nm N λ==630632.8100%0.4%632.8E -=⨯=-
迈克尔逊干涉仪测He-Ne激光的波长
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H e -N e 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，G 1是分束板，G 1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。G 2是补偿板，M 1、M 2为平面反射镜。
光源H e -N e 激光器S 发出的光经会聚透镜L 扩束后，射入G 1板，在半反射面上分成两束光：光束(1)经G 1板内部折向M 1镜，经M 1反射后返回，再次穿过G 1板，到达屏E ；光束(2)透过半反射面，穿过补偿板G 2射向M 2镜，经M 2反射后，再次穿过G 2，由G 1下表面反射到达屏E 。两束光相遇发生干涉。 补偿板G 2的材料和厚度都和G 1板相同，并且与G 1板平行放置。考虑到光束(1)两次穿过玻璃板，G 2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M 1镜与M 2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G 1板看去，透过G 1板，除直接看到M 1镜之外，还可以看到M 2镜在G 1板的反射像M 2'，M 1镜与M 2'构成空气薄膜。事实上M 1、M 2镜所引起的干涉，与M 1、M 2'之间的空气层所引起的干涉等效。
用迈克尔逊干涉仪测量光波的波长实验报告
⽤迈克尔逊⼲涉仪测量光波的波长实验报告
⼀、名称：⽤迈克尔逊⼲涉仪测量光波的波长⼆、⽬的：
1、了解迈克尔逊⼲涉仪的结构和⼲涉条纹的形成原理。
2、通过观察实验现象，加深对⼲涉原理的理解。
3、学会迈克尔逊⼲涉仪的调整和使⽤⽅法。
4、
观察等倾⼲涉条纹，测量激光的波长。
三、实验器材：迈克尔逊⼲涉仪、He-Ne 激光。四、原理：
迈克尔逊⼲涉仪光路如图所⽰。当1
M 和'
2M 严格平⾏时，所得的⼲涉为等倾⼲涉。所有倾⾓为i 的⼊射光束，由1M 和'2M 反射
反射光线的光程差?均为i d cos 2，式中i 为光线在1M 镜⾯的⼊射⾓，d 为空⽓薄膜的
厚度，它们将处于同⼀级⼲涉条纹，
并定位于⽆限远。这时，图中E 处，放⼀会聚透镜，在其共焦平⾯上，便可观察到⼀组明暗相间的同⼼圆纹。
⼲涉条纹的级次以中⼼为最⾼，在⼲涉纹中⼼，应为i=0，由圆环中⼼出现
亮点的条件是λk d ==?2，得圆⼼处⼲涉条纹的级次λd k 2=。当1M 和'
2M 的间
距d 逐渐增⼤时，对于任⼀级⼲涉条纹，例如第k 级，必定以减少其k i cos 的值来满⾜λk i d k =cos 2，故该⼲涉条纹向k i 变⼤（k i cos 变⼩）的⽅向移动，即向外
扩展。这时，观察者将看到条纹好像从中⼼向外“涌出”；且每当间距d 增加
2
λ
时，就有⼀个条纹涌出。反之，当间距由⼤逐渐变⼩时，最靠近中⼼的条纹将⼀个个
“陷⼊”中⼼，且每陷⼊⼀个条纹，间距的改变亦为2λ
。
因此，只要数出涌出或陷⼊的条纹数，即可得到平⾯镜1M 以波长λ为单位
⽽移动的距离。显然，若有N 个条纹从中⼼涌出时，则表明1M 相对于'2M 移动了
迈克尔逊干涉仪测量激光波长实验报告
《大学物理实验》
实
验
报
告
实验名称：迈克尔逊干涉仪测量激光波长专业班级：组别：
姓名：学号：
合作者：日期：
图1点光源的非定域干涉
M镜位置读数，直到连轮，并对干涉条纹的陷入（或冒出）开始计数，每陷入（或冒出）50个就记录一次1
个位置读数记入表格1中。
激光的波长数据记录表
100150200
30.1437230.1603530.17575
350400450
30.2295830.2431230.26102
250
0.085860.082770.08527
实验迈克尔逊干涉仪测量HeNe激光波长
实验迈克尔逊干涉仪测量HeNe激光波长
实验目的：
实验原理：
迈克尔逊干涉仪是一种通过两束光之间的干涉来测量光源波长的仪器。它由一个光源、一个分束器、一个反射器和一个反射镜组成。在迈克尔逊干涉仪中，光经过分束器后，被
分成两条路径，一条路径经过反射器，另一条路径直接反射。两条光线重新相遇后形成干
涉图样，可以用来测量光源的波长。
当两束光线相遇时，它们会产生干涉图样。当光程差ΔL等于光波长λ的整数倍时，相干波面会重合，于是会发生加强干涉。反之，当光程差ΔL等于λ的半整数倍时，波
面将是“反向”的，在两条光线的重合处相互抵消，造成干涉的减弱。这些不同的干涉图样，可以通过旋转反射镜来转换相对位置。
将两条光线发射到迈克尔逊干涉仪的反射器上，并激发HeNe激光的产生。通过测量
最大干涉峰之间的距离，可以得到HeNe激光的波长。
实验步骤：
1. 将反射镜置于一个固定位置，并将反射器置于干涉仪中间。
2. 打开激光器，调节输出功率，使其达到一个合适的值。
3. 在干涉仪上观察到干涉条纹，调节反射镜，使干涉峰最大化。
4. 通过测量最大干涉峰之间的距离来计算HeNe激光的波长。
实验结果与分析：
根据测量结果，最大干涉峰之间的距离为L=60.3±0.2 cm。根据迈克尔逊干涉仪的公式，考虑到干涉仪中的光程差为ΔL=2L，因此可以计算出HeNe激光的波长：
λ=2ΔL/m=2L/m=0.603/1=0.603 μm
其中，m是前面提到的光程差等于波长的整数倍。
因此，该HeNe激光的波长为0.603 μm。这个结果与该激光器的标称波长0.632 μm
迈克耳孙干涉仪测 He-Ne 激光的波长
《大学物理实验》报告
姓名：；学号；班级；教师________；信箱号：______
预约时间：第_____周、星期_____、第_____~ _____节；座位号：_______预习操作实验报告总分教师签字
一、实验名称迈克耳孙干涉仪测H e-Ne 激光的波长
二、实验目的
(1)了解迈克耳孙干涉仪的结构原理和调节方法.
(2)观察等倾干涉、等厚干涉等干涉现象.
(3)利用迈克耳孙干涉仪测定He-Ne 激光的波长.
三、实验原理(基本原理概述、重要公式、简要推导过程、重要图形等；要求用自己的语言概括与总结，不可照抄教材)
迈克耳孙干涉仪的光路原理如图2.10.1 所示. S 为光源，A 为半镀银玻璃板(使
照在上面的光线既能反射又能透射，而这两部分光的强度又大致相等)，C、D 为
平面反射镜.
光源S 发出的He-Ne 激光经会聚透镜L
扩束后，射向A 板. 在半镀银面上分成两束光：
光束(1)受半镀银面反射射向C 镜，光束(2)透过半
镀银面射向D 镜. 两束光按原路返回后射向观
察者e(或接收屏)并在此相遇而发生干涉. 由
C、D 镜所引起的干涉，显然与C、D' 之间由空
气
层所引起的干涉等效
B 为对于观察者来说显然与C、D' 之间由空气层所引
起的干涉等效，因此在考虑干涉时，C、D' 镜之间的
空气层就成为其主要部分. 本仪器设计的优点也就
在于D' 不是实物，因而可以任意改变C、D' 之间的距离—— D' 可以在C 镜的前面、
1
后面，也可以使它们完全重叠或相交.
氦氖激光器发射的激光单色性很好，它的 632.81nm 的谱线的Δλ 只有107～10 4 nm，它的相干长度从几米到几千米. 而普通的钠光灯、汞灯的Δλ 均为零点几纳米，相干长度只有 1～2cm. 白炽灯发射的光的Δλ ≈ λ，相干长度为波长的数量级，所以只能看到级数很小的彩色条纹.
大学物理实验-迈克耳孙干涉仪测 He-Ne 激光
一、实验名称迈克尔孙干涉仪测He-Ne激光的波长
二、实验目的
(1) 了解迈克耳孙干涉仪的结构原理和调节方法；
(2) 观察等倾干涉、等厚干涉等干涉现象；
(3) 利用迈克耳孙干涉仪测定He-Ne 激光的波长。
三、实验原理(基本原理概述、重要公式、简要推导过程、重要图形等；要求用自己的语言概括与总结，不可照抄教材)
迈克耳孙干涉仪的光路原理如图所示：
光源S 发出的He-Ne 激光经会聚透镜L扩束后，射
向 A 板. 在半镀银面上分成两束光：光束(1)受半镀银
面反射射向C 镜，光束(2)透过半镀银面射向D 镜。
两束光按原路返回后射向观察者e(或接收屏)并在此
相遇而发生干涉。经补偿板B后知，返回的两束光的
光程差纯粹由C，D两板到分束板A的距离不同而引
起。
又由图容易得到，对于观察者来说，由C、D 镜所引起
的干涉，显然与C、D' 之间由空气层所引起的干涉等效，
因此在考虑干涉时，C、D' 镜之间的空气层就成为其主
要部分。本仪器设计的优点也就在于D' 不是实物，因
而可以任意改变C、D' 之间的距离——D'可以在C 镜
的前面、后面，也可以使它们完全重叠或相交，从而克服
了空间的限制，使得迈尔耳孙干涉仪得到广泛的应用。
当 C 、D' 完全平行时，将获得等倾干涉，其干涉条纹的形状取决于来自光源平面上的光的入射角i ，在垂直于观察方向的光源平面 S 上，自以 O 点为中心的圆周上各点发出的光以相同的倾角 i k 入射到 C 、 D' 之间的空气层，所以它的干涉图样是同心圆环，其位置取决于光程差ΔL. 从图可以看出
大学物理实验迈克尔逊干涉仪的调整与使用
实验内容和要求
2. 测钠双线的波长差。
连续记录6次条纹视间度为零的d值，用逐差
法求 d ，计算钠双线的波长差。（已
知
0
5893A
）
3. 观察等厚干涉现象 移动M1使圆形条纹变粗、疏，微调M2方位， 观察等厚直线条纹。
实验注意事项
1、保护光学元件的表面。 2、测量时消除螺距差。 3、眼睛不能直视未扩束的激光
实验目的
1、了解迈克尔逊干涉仪的结构和使用方法。 2、观察等倾和等厚干涉现象。 3、学习用迈克尔逊干涉仪测激光的波长和钠
双线的波长差。
仪器结构
迈克尔逊干涉仪的光路
测激光波长
当M1⊥M2时，形成等倾同 心圆形条纹，圆心处有2d＝kλ， 改变d，可见圆心条纹涌出或消ห้องสมุดไป่ตู้失。测出条纹在圆心处涌出或 消失的条纹数N及M1移动的距 离△d，即可求的波长
2d
N
等倾干涉条纹
测钠双线的波长差
M1⊥M2，移动M1，测出相邻两次条纹 视间度为零时M1移动的距离△d, 钠双线的 波长差
2
2d
等厚直线条纹
M1 与 M 2'有一小角度时，产生平行于两镜交棱的等
厚直线条纹
实验内容和要求
1、测He－Ne激光的波长
记录干涉圆条纹涌出或消失50条时对应的d值， 连续记录12次，用逐差法求 d ；计算He－Ne 激光的波长，与理论值比较，计算相对不确定 度。
普通物理实验（光学实验）--用迈克尔逊干涉仪测激光波长实验操作要点
用迈克尔逊干涉仪测激光波长实验操作技能要点：
1.掌握迈克尔逊干涉仪状态调节要领，熟悉调节步骤，能正确读数。
●迈克尔逊干涉仪状态调节要领：
调节平面镜M2与M1，使满足相干条件的二束光产生干涉，在观察屏能看到干涉条纹。
●迈克尔逊干涉仪调节步骤：
点亮He－Ne激光器，使激光束大致垂直于M2。
↓
转动粗动手轮，将移动镜M1的位置置于机体侧面标尺
所示约32mm处。
↓
将扩束镜（一片毛玻璃）移出光路，在E处观察屏可看
到两排激光光斑，仔细调节M1与M2背面的三只螺钉，
使两排中两个最亮的光斑严格重合，则M2＇与M1就互
相平行了。
↓
将扩束镜移入光路，即可在屏上观察到干涉条纹，再轻轻调节M2后的微调螺钉，使出现的圆条纹中心处于观察屏中心。
↓
转动粗动手轮和微动手轮，使M1在导轨上移动，即可观察到干涉条纹的“吞”、“吐”
条纹随程差的改变而变化的情况。
●正确读取迈克尔逊干涉仪的数据
1.迈克尔逊干涉仪的定位标尺构造原理类似于螺旋测微器，读数由主标尺，手轮和微动
鼓轮副标尺组成，动镜移动的最小读数0.0001mm。
2.在读数与测量时要注意以下两点：
●转动微动鼓轮时，手轮随着转动，但转动手轮时，鼓轮并不随着转动。因此在读数前
应先调整零点（具体方法参阅实验讲义）。
●为了使测量结果正确，必须避免引入空程，即：在调整好零点后，应将鼓轮按原方向
转几圈，直到干涉条纹开始移动以后，才可开始读数测量。
2.测量He-Ne激光的波长
●调出干涉圆条纹，单向缓慢转动微调手轮移动M1，将干涉环中心调至最暗（或最亮），
记下此时M1的位置，继续转动微调手轮，当条纹“吞进”或“吐出”变化数为m时，再记下M1的位置，设M1位置的变化数为ΔL，则根据双光束干涉原理，测得He-Ne 激光的波长为：λ= 2ΔL / m。
迈克尔逊干涉仪测量光波的波长实验报告
迈克尔逊干涉仪测量光波的波长
班级：姓名：学号：实验日期：
一、实验目的
1.了解迈克尔逊干涉仪的结构和原理，掌握调节方法；
2.利用点光源产生的同心圆干涉条纹测定单色光的波长。
二、仪器及用具（名称、型号及主要参数）
迈克尔逊干涉仪，He-Ne激光器，透镜等
三、实验原理
迈克尔逊干涉仪原理如图所示。两平面
反射镜M1、M2、光源S和观察点E（或
接收屏）四者北东西南各据一方。M1、M2
相互垂直，M2是固定的，M1可沿导轨做精
密移动。G1和G2是两块材料相同薄厚均匀
相等的平行玻璃片。G1的一个表面上镀有
半透明的薄银层或铝层，形成半反半透膜，
可使入射光分成强度基本相等的两束光，称
G1为分光板。G2与G1平行，以保证两束
光在玻璃中所走的光程完全相等且与入射光的波长无关，保证仪器能够观察单、复色光的干涉。可见G2作为补偿光程用，故称之为补偿板。G1、G2与平面镜M1、M2倾斜成45°角。
如上图所示一束光入射到G1上，被G1分为反射光和透射光，这两束光分别经M1和M2’反射后又沿原路返回，在分化板后表面分别被透射和反射，于E处相遇后成为相干光，可以产生干涉现象。图中M2’是平面镜M2由半反膜形成的虚像。观察者从E处去看，经M2反射的光好像是从M2’来的。因此干涉仪所产生的干涉和由平面M1与M2’之间的空气薄膜所产生的干涉是完全一样的，在讨论干涉条纹的形成时，只需考察M1和M2两个面所形成的空气薄膜即可。两面相互平行可到面光源在无穷
远处产生的等倾干涉，两面有小的夹角可得到面光源在空气膜近处形成的等厚干涉。若光源是点光源，则上述两种情况均可在空间形成非定域干涉。设M 1和M 2’之间的距离为d ，则它们所形成的空气薄膜造成的相干光的光程差近似用下式表示
用迈克尔逊干涉仪测量光波的波长实验报告
一、 名称：用迈克尔逊干涉仪测量光波的波长 二、 目的：
1、 了解迈克尔逊干涉仪的结构和干涉条纹的形成原理。
2、 通过观察实验现象，加深对干涉原理的理解。
3、 学会迈克尔逊干涉仪的调整和使用方法。
4、
观察等倾干涉条纹，测量激光的波长。
三、 实验器材：迈克尔逊干涉仪、He-Ne 激光。 四、 原理：
迈克尔逊干涉仪光路如图所示。当1
M 和'
2M 严格平行时，所得的干涉为等倾干涉。所有倾角为i 的入射光束，由1M 和'2M 反射
反射光线的光程差∆均为i d cos 2，式中i 为光线在1M 镜面的入射角，d 为空气薄膜的
厚度，它们将处于同一级干涉条纹，
并定位于无限远。这时，图中E 处，放一会聚透镜，在其共焦平面上，便可观察 到一组明暗相间的同心圆纹。
干涉条纹的级次以中心为最高，在干涉纹中心，应为i=0，由圆环中心出现
亮点的条件是λk d ==∆2，得圆心处干涉条纹的级次λd k 2=。当1M 和'
2M 的间
距d 逐渐增大时，对于任一级干涉条纹，例如第k 级，必定以减少其k i cos 的值来满足λk i d k =cos 2，故该干涉条纹向k i 变大（k i cos 变小）的方向移动，即向外
扩展。这时，观察者将看到条纹好像从中心向外“涌出”；且每当间距d 增加
2
λ
时，就有一个条纹涌出。反之，当间距由大逐渐变小时，最靠近中心的条纹将一个个
“陷入”中心，且每陷入一个条纹，间距的改变亦为2λ
。
因此，只要数出涌出或陷入的条纹数，即可得到平面镜1M 以波长λ为单位
而移动的距离。显然，若有N 个条纹从中心涌出时，则表明1M 相对于'2M 移动了
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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H e -N e 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，G 1是分束板，G 1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。G 2是补偿板，M 1、M 2为平面反射镜。
光源H e -N e 激光器S 发出的光经会聚透镜L 扩束后，射入G 1板，在半反射面上分成两束光：光束(1)经G 1板内部折向M 1镜，经M 1反射后返回，再次穿过G 1板，到达屏E ；光束(2)透过半反射面，穿过补偿板G 2射向M 2镜，经M 2反射后，再次穿过G 2，由G 1下表面反射到达屏E 。两束光相遇发生干涉。 补偿板G 2的材料和厚度都和G 1板相同，并且与G 1板平行放置。考虑到光束(1)两次穿过玻璃板，G 2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M 1镜与M 2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G 1板看去，透过G 1板，除直接看到M 1镜之外，还可以看到M 2镜在G 1板的反射像M 2'，M 1镜与M 2'构成空气薄膜。事实上M 1、M 2镜所引起的干涉，与M 1、M 2'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M 1、M 2'完全平行，相距d 时的情况。点光源S 在镜M 1、M 2'中所成的像s '、s ''构成相距d 2的相干光源，光路如图10-3所示。设s ''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s ''到0点的距离为h 。两像光源发出的光相
遇时的光程差为δ，P 点处发生相长干涉的条件为： λ=θ-θ+=δk h d 2h 2
1cos cos (10—1) 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，1θ、2θ将增大，对应级次K 将伴随δ减小，所以中央条纹的级次高。
2E
图10-1 迈克尔逊干涉仪原理图
M M '图10-3干涉光程计算
2S 图10-2 迈克尔逊干涉仪简化光路
对于屏幕中心，021=θ=θ，(10-1)式简化为：
λ=k d 2 (10-2)
实验中，d 随M 1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K ∆与M 1位置变化d ∆之间的关系为：
K d 2∆∆=λ/ (10-3)
可见只要测定M 1镜的位置改变量d ∆和相应的级次变化量K ∆，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M 1与M 2'成一很小的交角，能在M 1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θ的影响，只有在M 1与M 2'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θ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M 1、M 2'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M 1
与M 2'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m 1。然后将厚度为l 的待测薄玻璃片放入M 1镜所在光路中。注意玻璃片相对M 1镜平行。接下来转动微动鼓轮，使M 1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m 2。m 1与m 2之差就是M 1镜移动的距离d ∆，这一距离与薄玻璃片带来的附加光程差()1n -l 相等，即：
()1n d -=∆l (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之后进行以下操作。
(1)使He-Ne 激光束大致垂直于M 2，调节激光器高低左右，使反射回来的光
束按原路返回。
(2)拿掉观察屏，可看到分别由M1和M2反射到屏的两排光点，每排四个光
点，中间有两个较亮，旁边两个较暗。调节M2背面的三个螺钉，使两排中的两
个最亮的光点大致重合，此时M1和M2大致垂直。这时观察屏上就会出现干涉
条纹。
(3)调节M2镜座下两个微调螺钉2、4，直至看到位置适中、清晰的圆环状非定域干涉条纹。
(4)轻轻转动微动手轮3，使M1前后平移，可看到条纹的“冒出”或“缩进”，观察并解释条纹的粗细，密度与d 的关系。
2．测量H e -N e 激光的波长
(1)读数刻度基准线零点的调整。将微动鼓轮3沿某一方向旋至零，然后以同一方向转动手轮1使之对齐某一刻度，以后测量时使用微动鼓轮须以同一方向转动。值得注意的是微动鼓轮有反向空程差，实验中如需反向转动，要重新调整零点。
(2)慢慢转动微动鼓轮，可观察到条纹一个一个地“冒出”或“缩进”，待操作熟练后开始测量。记下粗动鼓轮和微动鼓轮上的初始读数d o ，每当“冒出”或“缩进”N =50个圆环时记下d i ，连续测量9次，记下9个d i 值，每测一次算出相应的1i i d d d +∆=-，以检验实验的可靠性。
3．观察等厚干涉的变化
在利用等倾干涉条纹测定H e -N e 激光波长的基础上，继续增大或减少光程差，使d →0(即转动微动鼓轮3，使M 1、G 1镜的距离逐渐等于M 2、G 1镜之间的距离)，则逐渐可以看到等倾干涉条纹的曲率由大变小(条纹慢慢变直)，再由小变大(条纹反向弯曲又成等倾条纹)的全过程。
4．观察白光彩色条纹，测量薄玻璃片厚度
1M 2
'图10-4 等厚干涉 图10-5 等厚干涉