对迈克尔逊干涉实验的分析与讨论
迈克尔孙干涉仪实验数据处理与分析
迈克尔孙干涉仪实验数据处理与分析迈克尔孙干涉仪是以英国物理学家迈克尔逊,提出的“干涉”原理为基础制成的。
迈克尔孙干涉仪又称双缝实验装置。
他在1839年作了这个著名的实验:将两块透明的平行玻璃板安放在两根平行放置的细金属丝上,并让它们分别发射红、绿色的光,两束光会在相遇后合成白光。
但事情进展得很不顺利。
经过多次反复试验之后才取得成功。
而且只有第二块玻璃板上产生了较大面积的干涉条纹。
显然,必须使用高强度的激光才能完成这项工作。
这就意味着需要采用功率极高的激光器。
后来,他对玻璃板和金属丝的厚度精心加以选择,再配上适当的金属网格结构,终于获得了清晰的单色干涉条纹,证明了光的干涉是普遍存在的,这一点具有划时代的重大意义。
该实验的目的是研究光的干涉现象。
光波的叠加形式表示光波振动方向与波长无关,在垂直入射平面可近似看成平面波。
这种分解作用称波片干涉,如果光源是点光源时即相互不关联的光波,其间也***片干涉的效应(利用分波片);但是,普通的光源都是非相干性的点光源,因此其本身并不具备有无穷尽的平面波,或者说每个频率的光束都处于叠加状态。
干涉的条纹(纵横相交),即表面等厚干涉条纹,其形成均系杂乱无章但机械群(m>1)纯振动叠加而引起,由光速梯度场 E 矢量分布描绘而成,离开对应的特征方程也呈条纹。
某些介质中因为吸收光子而导致入射光的衰减的速率比相同光频电磁波的传播速率低的许多倍,从而呈现比在空气中宽阔得多的空隙,引起的衍射以及各方向不同程度地消光。
简言之,不同介质之问吸收损耗的差异造成介质色散,视角变小,其干涉条纹光谱齐全;而空气是消光最慢的介质,空气干涉条纹的暗条纹总是连续的.另外,在光纤中,光纤弯曲部位的折射率随光线路径改变而急剧变化,故常见到沿光纤轴向的亮条纹,这便是瑞利条纹。
虽然人们还没有找到使用激光做出更大干涉图样所需要的条件,但是已经知道光的干涉是普遍存在的,这给科技界带来了希望。
我想,假若真正能够掌握好激光的运用,那么我们未来的世界将会是怎样呢?!一般地说,迈克耳孙干涉仪主要包括三个部份:光源、单色器和检测器。
物理实验迈克尔逊干涉仪实验误差分析及结果讨论
物理实验迈克尔逊干涉仪实验误差分析及结果
讨论
哎呀,今天我们要讲的是迈克尔逊干涉仪实验误差分析及结果讨论。
这可是个高大上的实验啊,不过别担心,我会让你们轻松理解的!
咱们来了解一下迈克尔逊干涉仪是什么。
迈克尔逊干涉仪是一种用来测量光波长差的仪器,它由一个光源、一个分束器、一个反射镜和一个合并器组成。
通过调整光源的位置,我们可以观察到光波长的干涉现象,从而得到光的波长差。
接下来,我们来看看这个实验中可能出现的误差。
首先是仪器本身的误差,比如说反射镜的表面可能有污垢或者凹凸不平,这会影响到光线的反射。
其次是人为操作的误差,比如说调整光源位置的时候,手抖了一下导致位置不够准确。
还有就是环境因素的影响,比如说温度、湿度等都会对实验结果产生影响。
那么,我们该如何减小这些误差呢?我们要保证仪器的精度,定期对仪器进行维护和清洁。
在操作过程中要保持冷静,尽量避免手抖。
我们还可以利用一些补偿方法来减小环境因素的影响,比如说使用恒温恒湿的环境来进行实验。
好了,现在我们来看一下实验的结果。
根据我们的观察和计算,我们得到了光波长差为X微米。
这个结果看起来还不错,但是我们还需要进一步分析。
如果光波长差较大,说明我们的仪器精度还不够高;如果光波长差较小,则说明我们的仪器精度已经比较高了。
迈克尔逊干涉仪实验是一个非常有趣且实用的实验。
通过这个实验,我们可以了解到光的性质和波动规律,同时也可以锻炼我们的实验技能和分析能力。
希望大家在以后的学习中能够多多尝试这样的实验哦!。
迈克尔逊干涉仪报告
迈克尔逊干涉仪报告
在进行迈克尔逊干涉仪实验过程中,我认真地按照实验步骤进行了操作,并且取得了一些有意义的数据。
在实验中,我发现了一些问题,并且也意识到了一些改进的空间。
首先,我注意到在调整干涉仪的镜子位置时,存在一些不稳定性。
这导致了干涉图案的变化,使得实验结果不够稳定。
为了解决这个问题,我需要更加细心地调整镜子的位置,并且可能需要使用更加稳定的支架来固定镜子。
其次,我还发现在实验中需要非常精确地调整干涉仪的光路,才能够得到清晰的干涉图案。
这需要一定的技术和耐心,而我在这方面还存在一些不足。
因此,我需要更加努力地练习和熟练操作干涉仪,以提高自己的技术水平。
最后,我还需要更加深入地理解干涉仪的原理和工作方式,以便更好地分析实验结果。
在实验中,我发现自己对于一些理论知识的掌握还不够扎实,这影响了我对实验结果的解释和理解。
因此,我需要更加努力地学习理论知识,以提高自己的实验能力。
总的来说,这次迈克尔逊干涉仪实验让我意识到了自己的不足之处,并且也给了我改进的方向。
我将会在今后的实验中更加认真地对待每一个细节,努力提高自己的实验技能和理论水平,以取得更好的实验结果。
迈克尔逊干涉仪实验实验误差及总结
迈克尔逊干涉仪实验实验误差及总结1. 引言迈克尔逊干涉仪,听起来像是个高大上的东西,其实就是用来测量光的干涉现象的一个仪器。
简单来说,它能帮我们观察到光波是如何互相干扰的,像一场光的“舞会”。
不过,光的舞姿并不是总那么完美,实验中常常会有一些小插曲和误差。
今天咱们就来聊聊这个干涉仪实验中的误差和总结,顺便顺便放松一下,别担心,不会让你觉得像上课一样枯燥。
2. 实验设置2.1 仪器组成首先,得说说这台干涉仪的组成。
迈克尔逊干涉仪主要由一个光源、分束器、反射镜和干涉图样接收器构成。
想象一下,光源就像是舞台上的灯光,分束器是个调皮的小家伙,把光分成两束,让它们各自舞动,然后又在接收器上重聚,形成美丽的干涉条纹。
就像两位舞者在舞台汇合,碰撞出火花。
2.2 实验过程在实验过程中,首先要确保所有的设备都摆放得当,光源要稳定,镜子也得清洁得不能再清洁。
光一旦出发,就像小孩子放飞了风筝,不能有丝毫的干扰。
不过,实际操作中,各种因素都可能影响到实验结果,比如振动、温度变化、甚至是空气的流动,都可能让这些光束的舞蹈变得有些失控。
3. 实验误差分析3.1 误差来源咱们说到误差,首先要明白,误差可不是小事。
它可以来自多个方面。
首先,环境的影响,比如温度、湿度,这些就像是天气变化让舞者不知所措,容易导致光速的微小变化。
另外,镜子的平整度、光源的稳定性、以及分束器的质量等,都是影响干涉条纹清晰度的“幕后黑手”。
想象一下,如果镜子不是完全平整,那干涉图样就会模糊,甚至完全消失,就像舞台上的灯光突然熄灭,观众们都懵了。
3.2 误差的修正不过,别担心,聪明的科学家们总是能找到办法来修正这些误差。
首先,可以通过改进仪器的设计来减少外部干扰,比如在实验室里安装防振设备,或者使用更稳定的光源。
此外,使用更精密的仪器,比如高品质的反射镜和分束器,也能大大提高实验的准确性。
还有,记得定期校准设备,就像给舞者调音,让他们在舞台上更加协调。
4. 总结最后,迈克尔逊干涉仪的实验其实就像是一场光的舞会,虽然过程中可能会出现各种误差,但只要咱们认真对待,努力去修正,就能让这场舞会变得更加精彩。
迈克尔逊干涉仪实验报告误差分析
迈克尔逊干涉仪实验报告,误差分析迈克尔逊干涉仪实验报告一、实验目的通过迈克尔逊干涉仪的实验,了解干涉现象的基本原理,学习如何利用干涉仪测量光源的波长和介质的折射率。
二、实验原理迈克尔逊干涉仪是利用光的干涉现象测量光源的波长或介质的折射率的一种仪器。
它由一个分束器、两个反射镜和一个合束器组成。
当一束单色光通过分束器后,会被分成两束光,分别沿着两个不同的光程传播,然后再由合束器合成一束光,形成干涉现象。
当两束光的光程差为波长的整数倍时,出现明条纹;当两束光的光程差为波长的半整数倍时,出现暗条纹。
通过对条纹的观察和计数,可以测量光源的波长或介质的折射率。
三、实验步骤1. 将迈克尔逊干涉仪放置在光学实验台上,调整分束器和反射镜的位置,使得光线正常传播。
2. 打开光源,调节分束器和反射镜的位置,使得在观察屏上形成明条纹。
3. 记录反射镜的位置和观察屏上的明条纹数目。
4. 移动一个反射镜,使得观察屏上的明条纹数目减少一半,记录反射镜的位置。
5. 根据实验数据计算出光源的波长和介质的折射率。
四、实验数据和结果根据实验步骤记录的数据,可以计算出光源的波长和介质的折射率。
在计算过程中,需要考虑各种可能的误差,并进行误差分析。
五、误差分析在迈克尔逊干涉仪实验中,可能存在以下几种误差:1. 光源的波长可能存在一定的波动,导致测量结果的误差。
为了减小这种误差,可以使用稳定的光源并进行多次测量取平均值。
2. 分束器和反射镜的位置调节可能存在误差,使得光线传播的路径发生偏差。
为了减小这种误差,可以使用精确的调节装置,并注意调节时的稳定性。
3. 观察屏上的明条纹数目的测量可能存在主观误差。
为了减小这种误差,可以使用显微镜等放大器具进行观测,并多次观测取平均值。
4. 在计算光源的波长和介质的折射率时,可能存在计算公式的近似误差。
为了减小这种误差,可以使用更精确的计算公式,并进行精确计算。
六、实验结论通过迈克尔逊干涉仪实验,我们可以测量光源的波长和介质的折射率。
迈克尔逊干涉仪实验报告
迈克尔逊干涉仪实验报告引言迈克尔逊干涉仪是一种利用光的干涉现象测量间距的仪器。
它是由美国物理学家亚伯拉罕·迈克尔逊于1881年发明的。
迈克尔逊干涉仪广泛应用于光学、激光技术、光纤通信等领域。
本实验旨在通过搭建迈克尔逊干涉仪并进行实验,了解其原理和应用。
实验设备•He-Ne氦氖激光器•1/10波片•片玻璃•半反射膜•波长计•读数显微镜•测距器实验原理迈克尔逊干涉仪利用光的波动性和波的干涉原理进行测量。
它由一个分束器、一面半反射镜、两面平行平板镜和一个光源组成。
光源发出的光经过分束器分为两束,一束经过半反射镜反射,另一束直接透射,然后它们分别在两面平行平板镜上反射,并最后再次汇聚在一起。
当两束光相遇时,会产生干涉现象。
通过调节其中一个平板镜的位置,可以使反射光程差发生变化,从而观察到干涉现象的变化。
实验步骤1.搭建迈克尔逊干涉仪。
安装好分束器、半反射镜和两面平行平板镜,并精确调整位置和方向。
2.打开He-Ne氦氖激光器,并调整光源位置和方向,使得光能够正常通过分束器。
3.将1/10波片放置在半反射镜旁边的光路上,调整它的角度,使得一部分光能够通过。
4.在反射光路上插入片玻璃,观察干涉条纹。
5.通过调整其中一个平板镜的位置,改变反射光程差,观察干涉条纹的变化。
6.使用读数显微镜和测距器,测量不同光程差下的干涉条纹的移动和位置。
实验结果与分析在实验中,我们观察到了干涉条纹的变化。
随着平板镜位置的调整,干涉条纹的位置发生了移动。
通过测量不同光程差下的干涉条纹的移动,我们得到了一组数据。
根据这组数据,我们可以计算出光的波长。
结论通过利用迈克尔逊干涉仪进行实验,我们成功观察到了干涉条纹的变化,并进行了测量。
实验结果证实了迈克尔逊干涉仪的原理,并且得到了光的波长的计算值。
迈克尔逊干涉仪在光学和激光技术中有着广泛的应用,了解和掌握它的原理和使用方法对于进一步研究和应用光学技术具有重要意义。
参考文献1.Smith, Robert W. (1998).。
迈克尔逊干涉仪误差分析
迈克尔逊干涉仪误差分析1. 引言迈克尔逊干涉仪是一种常用于测量光程差的仪器,在各种光学实验和精密测量中广泛应用。
然而,由于各种原因,干涉仪的测量结果可能会受到误差的影响。
了解和分析这些误差对于准确测量和理解干涉现象至关重要。
2. 波长误差迈克尔逊干涉仪基于光的干涉现象,而光的波长是干涉仪测量的重要参数之一。
如果波长误差较大,将导致测量结果的不准确性。
波长误差可能来自于光源的波长不精确、干涉物镜的折射率误差等因素。
因此,在使用干涉仪进行测量之前,必须对光源和干涉物镜的波长进行精确校准。
3. 角度误差迈克尔逊干涉仪中的平台、反射镜等部件的角度误差会导致干涉现象的变化。
这些角度误差可能来自于仪器制造过程中的加工精度问题,或者在使用过程中由于机械振动等外部因素导致。
角度误差将引起光束的偏转,进而影响干涉图样的清晰度和位置。
因此,在使用干涉仪进行测量时,必须对仪器的角度进行精密校准和调整。
4. 环境误差迈克尔逊干涉仪对环境条件非常敏感。
例如,温度的变化会导致光路长度的改变,从而影响干涉现象的测量结果。
此外,空气中的振动、湿度等因素也会对干涉仪的测量结果产生影响。
为了减小环境误差的影响,需要在实验室中提供稳定的温度和湿度环境,并使用隔音装置来减小振动干扰。
5. 光学元件误差迈克尔逊干涉仪中使用的光学元件如分光镜、反射镜等都有一定的制造误差。
这些误差会导致光束的不均匀分布和偏移,从而影响干涉图样的形状和位置。
为了降低光学元件误差对测量结果的影响,需要选择质量优良的光学元件,并进行严格的质量控制。
6. 其他误差除了以上几种常见的误差来源外,还有一些其他因素可能对迈克尔逊干涉仪的测量结果产生影响。
例如,光源的强度波动、光电探测器的灵敏度误差等都可能导致测量结果的偏差。
在实际测量过程中,需要注意并排除这些潜在误差源的影响。
7. 误差分析与优化对迈克尔逊干涉仪的误差进行分析和优化是实现准确测量和高精度实验的关键。
通过定量分析不同误差源的影响,可以制定相应的措施来降低误差。
对迈克尔逊干涉实验的分析与讨论
绪论迈克尔逊干涉仪是1883年在美物理学家迈克尔逊和莫雷合作为研究“以太”漂移而设计创造出来的精密仪器。
它利用分振幅法产生双光束以实现干涉。
迈克尔逊与其合作者用此仪器进行了三项著名实验:即迈克尔逊-莫雷实验,实验结果否定了“以太”的存在,为相对论的提出奠定了实验基础;随后将干涉仪用于光谱的精密结构的研究;利用光谱线的波长,标定标准米尺等工作,为近代物理和近代计算技术做出了重要贡献。
在实验中我们发现,用迈克尔逊干涉仪的点光源非定域干涉测氦氖激光的波长时,其值总是偏大。
本文通过对某些实验现象进行分析,找出了测量值偏大的原因是在某些区间里干涉条纹并不是严格的等倾干涉条纹。
由此本文通过公式运算与对实验现象的分析,找出了用迈克尔逊干涉仪测氦氖激光波长的最佳区间,并用实验数据进行了应证。
在以后的实验中,我们可以在此区间里进行测量,从而减小实验误差。
笔者发现,在大多数物理实验教科书中,对如何减小实验误差大都进行了罗列与叙述,但大多是从实验仪器与实验者等方面寻找问题,很少有人提及在实验中存在最佳测量区间这一问题。
笔者在实验中发现了一些异常现象,通过对象的分析,发现存在着最佳测量区间。
对迈克尔逊干涉实验的分析与讨论1 引言1881年迈克尔逊(Michelson,1852-1931)制成可以测定微小长度、折射率和光波波长的第一台干涉仪。
后来,他又用干涉仪做了3个闻名于世的重要实验:迈克尔逊-莫雷(Morley,1838-1923)“以太”漂移实验,实验结果否定了“以太”的存在,解决了当时关于“以太”的争论,并确定光速为定值,为爱因斯坦(Einstein,1879-1955)发现相对论提供了实验依据;迈克尔逊与莫雷最早用干涉仪观察到氢原子光谱中巴耳末系的第一线为双线结构,并以次推断光谱线的精确结构;迈克尔逊首次用干涉仪测得镉红线波长(λ=643.84696nm),并用此波长测定了标准米的长度(1m=1553164.13镉红线波长)。
迈克尔逊干涉仪的调节和使用实验新的体会
迈克尔逊干涉仪的调节和使用实验新的体会迈克尔逊干涉仪的调节和使用实验新的体会导读:迈克尔逊干涉仪是一种独特的光学装置,广泛应用于干涉现象的研究和精密测量领域。
本文将从调节和使用迈克尔逊干涉仪的角度,介绍该装置的原理和实验过程,并分享我在进行实验时的新体会。
一、迈克尔逊干涉仪的原理与调节1. 原理概述迈克尔逊干涉仪是由美国物理学家阿尔伯特·A·迈克尔逊在19世纪末发明的,用于测量光的波长、光速等物理量。
其基本原理是通过将光束分为两路,经半反射镜反射后再次合并,形成干涉条纹。
通过测量和观察干涉条纹的变化,可以获取待测物体的信息。
2. 装置调节调节迈克尔逊干涉仪是进行实验的首要任务。
以下是一般调节步骤:(1)调节光路:确保光路的准直和平行性,可使用准直仪和平行光组合器来辅助。
(2)调节透镜:调整透镜位置和倾斜度,使光束聚焦到半反射镜上。
(3)控制反射镜:微调反射镜的倾斜度和角度,以获得清晰的干涉条纹。
3. 难点与解决方法在调节迈克尔逊干涉仪时,可能遇到以下难点:(1)光路调节困难:由于光的特性,光路的调节可能较为复杂。
可以通过使用辅助装置如准直仪和平行光组合器,来辅助调整光路。
(2)干涉条纹不清晰:干涉条纹的清晰度直接影响实验结果的准确性。
在调节过程中,需细致调整半反射镜的倾斜度和角度,以获得清晰的干涉条纹。
二、使用实验的新体会在进行迈克尔逊干涉仪的实验过程中,我深刻体会到了以下几点:1. 干涉现象的复杂性迈克尔逊干涉仪是一种高度精密的光学装置,其探究的是光的干涉现象。
通过调节和使用干涉仪,我才意识到干涉现象的复杂性。
干涉条纹的变化不仅受到光路的调节,还会受到环境中光的干扰等因素影响。
在实验中需要耐心和细心地进行调整,以确保实验结果的准确性。
2. 精密度与灵敏度的平衡在实验过程中,我发现迈克尔逊干涉仪的使用需要平衡精密度和灵敏度。
调节过程中,虽然可以通过细致调整获得更清晰的干涉条纹,但过分精细的调节可能会导致实验结果受到微小干扰的影响。
迈克尔逊干涉仪实验的改进及常见问题解决
大学生物理实验研究论文
迈克尔逊干涉仪实验的改进及常见问题解决
1.3
等厚干涉
当反射镜M1和M2ˊ不完全垂直, 致使M1和M2ˊ成 一小的交角时,这时将产生等厚干涉条纹。当光束 入射角 足够小时,可由下式求两相干光束的光程 差:
2 2d cos 2d (1 2 sin 2 ) 2d (1 ) 2d d 2 2 2
(1) 如果反射镜M2ˊ和M1的距离d很小,满足
1
图 4 改进后的实验装置示意图
(2)测定圆环变化数目时,用带叉丝的望远镜代 替人眼直接观察。通过望远镜观察干涉圆环,视场 更加清晰,减少了外界光源对视场的干扰。同时, 以叉丝为参照物,对圆环中心次级的变化计数,计 数过程更加准确,提高了读数精确度,减少了由于 读数不精确带来的实验误差。
4.2 测量氦氖激光波长中的问题:干涉圆环的“陷 入”与“冒出” 如图 1 所示,设 M1 和 M2′分别到 G1 中点距离 为 d1 和 d2 ,d1 >d2 ,d=d1-d2 。干涉圆环有以下特点: ①圆心处干涉条纹的级次最高,级次 k 与 d 的 关系为 2d=kλ。 ②d 增加时, 圆心处干涉条纹级次越来越高, E 处可见到圆环一个一个从中心“冒出” ;反之,当 d 减小时圆环一个一个向中心“陷入” 。 在实验时,常采用增大 d1 的方法使干涉圆环 “冒出” ,但经常出现 d1 增大而干涉圆环反而“陷 入”的现象。其原因在于 d1 和 d2 的大小。通常教材 上所示光路图(如图一所示)d1>d2。而实际操作中有 时 d1<d2。增大 d1 时 d 反而减小,使干涉圆环“陷 入”而减小 d1 ,d 反而增大,使干涉圆环“冒出” 。 无论是“冒出”还是“陷入”都不会影响实验结果, 解决办法是用测量手轮调节使 d1>d2 即可。
迈克尔逊干涉仪干涉现象实验报告小结
迈克尔逊干涉仪干涉现象实验报告小结示例文章篇一:《迈克尔逊干涉仪干涉现象实验报告小结》嘿,同学们!今天我要跟你们讲讲我做迈克尔逊干涉仪干涉现象实验的那些事儿!还记得刚开始做这个实验的时候,我心里那叫一个紧张又兴奋啊!走进实验室,看到那台神秘的迈克尔逊干涉仪,我就在想:“这玩意儿到底能搞出啥神奇的现象?”老师在前面给我们讲解实验步骤,我瞪大了眼睛,竖起耳朵,生怕错过任何一个关键的地方。
老师说:“同学们,这个实验可需要你们的耐心和细心哟!”我心里暗暗发誓:“我一定要把这个实验做好!”终于轮到自己动手操作啦!我和同桌小心翼翼地调整着仪器,就像在雕琢一件珍贵的艺术品。
“哎呀,这个旋钮怎么这么难拧?”我忍不住抱怨道。
同桌鼓励我说:“别着急,咱们慢慢来,一定能行的!”经过一番折腾,我们终于看到了干涉条纹!那一道道明暗相间的条纹,就像天上闪烁的星星,美丽极了!我兴奋地叫了起来:“快看,快看!我们成功啦!”可是,这还不算完。
要想得到准确的数据,还得仔细测量和记录。
我拿着尺子,眼睛紧紧盯着条纹,嘴里念叨着:“这可千万不能出错啊!”在实验过程中,我发现有时候条纹会突然变得模糊不清,这可把我急坏了!“这到底是怎么回事呢?”我绞尽脑汁地思考着。
后来经过仔细检查,才发现原来是仪器没有调整好。
这让我明白了,做实验可不能马虎,任何一个小细节都可能影响结果。
旁边的小组进展得也不顺利,他们的条纹怎么都出不来。
“我们是不是哪里做错啦?”他们着急地问。
我们过去帮忙一起找问题,大家七嘴八舌地讨论着,就像一群小侦探在破解谜团。
经过大家的努力,每个小组都成功地完成了实验,收获了满满的数据。
当实验结束的时候,我坐在座位上,回想着整个过程。
这可真是一次充满挑战和乐趣的实验啊!它让我明白了科学的道路可不是一帆风顺的,需要我们不断地探索和尝试。
就像我们在爬山一样,途中会遇到陡峭的山坡,会累得气喘吁吁,但当我们登上山顶,看到那美丽的风景时,一切的辛苦都值得了。
迈克尔逊干涉仪干涉现象实验心得
迈克尔逊干涉仪干涉现象实验心得迈克尔逊干涉仪干涉现象实验心得「篇一」迈克尔逊干涉仪测波长结束了一学年的物理实验,对于物理实验我有了自己的认识,大学物理实验是我们进入大学来第一个实验类学科。
它即在我们以后的专业课实验学习指导中有着重要的地位,对于以后的就业工作也有着巨大的作用。
物理实验是一种锻炼我们独立处理问题和解决问题很好的方式。
本学期,物理实验已告一段落。
在此,就本学期对物理实验中-------“迈克尔逊干涉仪侧波长”实验中存在的感受在说说。
迈克尔逊干涉仪是近代物理学的一个重大发现,对整个物理世界具有重要的意义。
首先,实验中它是用来测量波长的。
总的来说,实验中我学习到了迈克尔逊干涉仪的结构,工作原理。
了解到干涉图样的形成和分类以及时间相干性等概念。
学习掌握迈克尔逊干涉仪调节的方法及注意事项和迈克尔逊干涉仪侧波长。
实验中,采用分振幅法产生两束相干光,从而实现干涉。
具体的采用了等倾干涉的方法。
点光源发出光线,在M1,M2'平行的情况下会有公式:光程差△L=2dcosɵ(光程差△L,M1,M2'间距为d,入射光与反射光夹角的一半为ɵ)。
这一公式可便于计算。
为了实验更为简单易操作,实验中我们需要产生等倾干涉的条纹,而通过自然光源产生的光是从不同方向上入射到M1,M2'上的,这样就不能够形成干涉条纹,如果靠近镜面M2'处放置一点光源,则在此种情况下等倾干涉实际上就是非实域干涉中屏放到无限远。
因而,等倾干涉不一定要点光源。
迈克尔逊干涉仪的结构是很精密的。
如两个全反镜就要一模一样;光学元件表面也要避免触碰等这也就是为什么迈克尔逊干涉仪要好生维护。
在爱因斯坦的相对论中时间是具有相对性的,迈克尔逊干涉仪还是测量时间相对性原理的经典仪器。
我知道|En-E1|=h*v=h*(c/ƛ)。
原子的跃迁是从高能态迁至低能态,发出的光波是具有限的波长即发出的不同波长的光线波长长度不是连续的,当波长小于光程差时就不能相遇,从而不能发生干涉现象。
迈克尔逊干涉仪实验常见问题的分析与处理
迈克尔逊干涉仪实验常见问题的分析与处理迈克尔逊干涉仪实验是一种重要的实验,它被广泛用于物理学、工程学、生物学等多个领域。
实验中,用激光光束(激光器)通过双层干涉物膜,得到经干涉处理的图像。
实验的效果取决于实验室的环境条件、选用的仪器、设备精度以及操作水平。
因此,有关迈克尔逊干涉仪的实验中存在的一些常见问题值得我们认真分析和处理。
首先,实验环境温度变化会影响迈克尔逊干涉仪实验的准确性。
当实验环境温度上升时,室内的光纤、电缆、传感器等都会随之变化,这会导致实验结果的偏差。
因此,应该采取措施控制实验环境温度,确保实验结果的准确性。
其次,如果使用低清晰度的双层干涉物膜,可能会导致实验结果的不准确。
因此,在使用双层干涉物膜时,应保证其质量,以保证实验结果的准确性。
此外,如果采用的激光器发出的激光光束有多束或多色,则会影响干涉仪实验结果的正确性。
因此,在实验时,应使用单色、单方向激光器,以保证实验数据的准确性。
最后,应该控制机器的振动,以保证实验的准确性。
由于迈克尔逊干涉仪的实验精度取决于激光器的稳定性,因此,要确保实验结果的准确性,应尽可能地抑制机器的振动。
总之,迈克尔逊干涉仪实验存在着许多常见问题,解决这些问题可以有效提高实验效果。
通过正确控制实验环境,选择精度较高的双层干涉物膜,使用单色、单方向激光器,以及抑制机器振动等操作,
都可以有效地降低迈克尔逊干涉仪实验中的误差,进而得到更准确的实验结果。
物理实验迈克尔逊干涉仪实验误差分析及结果讨论
实验总结:1.在实际测量中,出现了一下情况:随测量次数的增多,圆心位置发生了变化,这种现象是与理论相悖的,原因是由于M1与M2’未达到完全平行或调整仪器时未调整好,而且圆心偏移速度越快越说明M1与M2’平行度越差。
2.在测量完第一组数据后,反向旋转时会在旋转相当多圈后才会出现中心圆环的由吞吐变吐,这个转变不是立即就完成的,这是因为仪器右侧的旋钮为微调旋钮,使用它对干涉仪的性质改变影响较小,故有吞变吐需要旋转相当一段时间,此时应旋转中部大旋钮,再使用微调,但不要忘记刻度盘调零。
3.两组数据所测得的结果相差较大,这可能是由于测量过程的误差或操作失误所引起的,应尽量避免。
4.实验中还观察到许多现象,如M1上出现很多光斑,其中有亮有暗,同心圆的粗细和疏密变化等等。
但由于理论知识的缺乏,我们尚无法给出上述问题的完美解释,需要我们进一步的学习与探索。
一进行分析讨论。
从数据表格可以看到,在误差允许范围内,测量波长与理论波长一致,验证了这种测试方法的可行性。
误差分析:①实验中空程没能完全消除;②实验对每一百条条纹的开始计数点和计数结束点的判定存在误差;③实验中读数时存在随机误差;④实验器材受环境中的振动等因素的干扰产生偏差。
3)实验结果:经分析,当顺时针转动旋钮时,“吐”出圆环,此时测得一波长,当逆时针转动旋钮时,“吞”出圆环,此时亦测得一波长。
将二者取平均值得测得光的波长:,P=0.95。
5.一个迈克尔逊实验,不但让我领悟到迈克尔逊设计干涉仪的巧妙和智慧,也更让我知道了做实验要有耐心和恒心,哪怕实验再麻烦,也必须坚持不懈,注重细节,这样才能真正地把实验做2.1、为什么白光干涉不易观察到?答:两光束能产生干涉现象除满足同频、同向、相位差恒定三个条件外,其光程差还必须小于其相干长度。
而白光的相干长度只有微米量级,所以只能在零光程附近才能观察到白光干涉。
2.3、讨论干涉条纹吐出或吞入时的光程差变化情况。
答:吞入时,光程差变小。
迈克尔逊干涉实验报告
迈克尔逊干涉实验报告迈克尔逊干涉实验报告迈克尔逊干涉实验是19世纪末由美国物理学家阿尔伯特·迈克尔逊提出并完成的一项经典实验。
该实验以光的干涉现象为基础,通过利用干涉仪探索光的波动性质,为光的本质提供了重要的实验证据。
本文将对迈克尔逊干涉实验的原理、实验过程和结果进行探讨。
一、实验原理迈克尔逊干涉实验基于光的波动理论,利用光的干涉现象来研究光的性质。
干涉是指两个或多个光波相遇时产生叠加的现象。
迈克尔逊干涉实验利用干涉仪,通过光的分波、反射和重合,观察干涉条纹的形成与变化,从而揭示光的波动本质。
二、实验装置迈克尔逊干涉实验主要由一束光源、一块半透半反射镜、两块平行玻璃板和一块反射镜组成。
光源发出的光经半透半反射镜分成两束,一束直接射向反射镜,另一束射向平行玻璃板后再反射到反射镜上。
两束光再次汇聚在半透半反射镜上,形成干涉条纹。
三、实验过程1. 调整装置:首先,需要将反射镜和半透半反射镜调整到合适的角度,使得两束光在半透半反射镜上重合。
同时,保证光源发出的光为单色光,以减小干涉条纹的扩散。
2. 观察干涉条纹:当光线通过半透半反射镜后,一部分光线直接射向反射镜,另一部分光线经过平行玻璃板后再反射到反射镜上。
两束光线再次汇聚在半透半反射镜上,形成干涉条纹。
通过调整反射镜和半透半反射镜的位置,可以观察到不同的干涉条纹。
四、实验结果迈克尔逊干涉实验的结果是通过观察干涉条纹的形态和变化来推测光的性质。
实验结果表明,干涉条纹的出现与光的波动性质密切相关。
当两束光的光程差为整数倍的波长时,干涉条纹明亮;当光程差为半波长时,干涉条纹暗淡。
这一现象表明光具有波动性,支持了光的波动理论。
五、实验意义迈克尔逊干涉实验为光的波动理论提供了有力的实验证据。
它揭示了光的波动性质,证明了光是一种波动的电磁现象。
这一实验成果对后来的光学理论和实验研究产生了重大影响,为光学的发展奠定了基础。
六、实验应用迈克尔逊干涉实验不仅在理论研究中具有重要意义,而且在实际应用中也有广泛的用途。
对迈克尔逊干涉仪实验中几个问题的讨论
对迈克尔逊干涉仪实验中几个问题的讨论
迈克尔逊干涉仪是一种用来测量光的干涉现象的仪器。
它由一束光经过一个半透镜后分成两束,分别经过两个互相垂直的光路,然后再通过另一个半透镜汇聚到一起,形成干涉图样。
在实验中,我们可以通过观察干涉图样的变化来了解光的性质。
在迈克尔逊干涉仪实验中,可以讨论以下几个问题:
1. 干涉图样的变化:当两束光的路径不同或光程差改变时,干涉图样会发生变化。
当两束光的相位差为整数倍的波长时,干涉是有利相长干涉,形成明纹;当相位差为奇数倍的波长时,干涉是相消干涉,形成暗纹。
通过观察干涉图样的变化,我们可以推断光的波长和路径差的大小。
2. 干涉条纹的密度:干涉条纹的密度与光的波长和路径差有关。
当路径差增大时,干涉条纹的间距也会增大,条纹变得稀疏;当路径差减小时,干涉条纹的间距减小,条纹变得密集。
因此,通过测量干涉条纹的密度,我们可以计算出路径差的变化量。
3. 干涉仪的应用:迈克尔逊干涉仪在科学研究和工程技术中有广泛的应用。
例如,它可以用来测量光的波长,评估光学元件(如镜面和透镜)的质量,检测光学薄膜的厚度和折射率等。
此外,迈克尔逊干涉仪还可以用于激光测距、光速测量、光学相干断层扫描等领域。
通过对迈克尔逊干涉仪实验中的几个问题的讨论,我们可以更好地理解和应用光的干涉现象。
迈克尔逊干涉实验报告
迈克尔逊干涉实验报告迈克尔逊干涉实验是一种经典的光学实验,通过干涉现象来研究光的性质和波动理论。
本实验利用迈克尔逊干涉仪,观察和分析光的干涉现象,从而深入了解光的波动特性和干涉原理。
本报告将详细介绍迈克尔逊干涉实验的实验原理、实验步骤、实验结果和分析。
实验原理。
迈克尔逊干涉实验是利用干涉仪观察光的干涉现象。
干涉仪由半透镜、反射镜、分束镜等光学元件组成。
当一束光通过分束镜后被分成两束光线,分别经过不同路径反射后再次汇聚在一起,产生干涉现象。
当两束光相遇时,它们的相位差决定了干涉条纹的亮暗程度。
通过调节反射镜的位置,可以改变光的光程差,从而观察到不同的干涉条纹。
实验步骤。
1. 调整干涉仪,使得光线能够正常通过并产生干涉现象。
2. 观察干涉条纹的形态,记录下不同位置的干涉条纹图样。
3. 调节反射镜的位置,改变光的光程差,再次观察干涉条纹的变化。
4. 对实验数据进行记录和分析。
实验结果和分析。
通过观察和记录不同位置的干涉条纹图样,我们可以清晰地看到干涉条纹的亮暗变化。
当光的光程差为整数倍波长时,出现明条纹;当光的光程差为半波长的奇数倍时,出现暗条纹。
这与光的波动理论相符,进一步验证了光的波动特性。
调节反射镜的位置,改变光的光程差,我们可以观察到干涉条纹的位置和亮暗程度发生变化。
这进一步证明了光的波动特性和干涉原理。
通过对实验数据的记录和分析,我们可以得出光的波动特性和干涉原理的定量关系,从而更深入地理解光的本质。
结论。
通过本次迈克尔逊干涉实验,我们深入了解了光的波动特性和干涉原理。
实验结果与理论预期相符,进一步验证了光的波动性质。
通过实验数据的记录和分析,我们得出了光的波动特性和干涉原理的定量关系,为光学理论的研究提供了重要的实验依据。
总结。
迈克尔逊干涉实验是一种经典的光学实验,通过观察和分析光的干涉现象,深入了解了光的波动特性和干涉原理。
本次实验结果与理论预期相符,为光学理论的研究提供了重要的实验依据。
物理实验迈克尔逊干涉仪实验
物理实验迈克尔逊干涉仪实验迈克尔逊干涉仪是一种基于干涉现象的物理实验装置,由美国物理学家阿尔伯特·迈克尔逊于1881年发明。
通过迈克尔逊干涉仪实验,我们可以观察到光的干涉现象,并进一步了解光的波动性和光的性质。
在本文中,我们将介绍迈克尔逊干涉仪的实验原理、实验步骤和实验结果的分析。
实验原理:迈克尔逊干涉仪的实验原理基于光的干涉现象和分光反射镜的特性。
迈克尔逊干涉仪由两面相互垂直的镜子组成,其中一面是半透明的分光反射镜。
当光线照射到分光反射镜上时,一部分光线透射通过,一部分光线反射掉。
透射光线和反射光线沿不同的路径传播,最终再次相遇形成干涉现象。
实验步骤:1. 准备实验材料和仪器,包括迈克尔逊干涉仪、光源、干涉纹检测器等。
2. 将迈克尔逊干涉仪放置在水平台上,并确保镜子垂直地安装在支架上。
3. 将光源置于适当的位置,使得光线能够照射到分光反射镜上。
4. 调整分光反射镜的角度,使得反射光线和透射光线的路径长度相等。
5. 打开干涉纹检测器,观察干涉纹的出现和变化。
6. 调整迈克尔逊干涉仪的一面镜子的位置,观察干涉纹的变化,记录实验结果。
实验结果分析:通过迈克尔逊干涉仪的实验,我们可以观察到干涉纹的出现和变化。
干涉纹是由光的干涉产生的亮暗交替的条纹,用于表示光的波动性和光的相位变化。
在实验中,当两束平行光线从迈克尔逊干涉仪的分光反射镜射出后,经过两面镜子的反射和透射,再次相遇时,光线的相位差会引起干涉现象。
如果两束光线的光程差是波长的整数倍,将会有加强干涉现象的出现,形成明条纹;而如果光程差是波长的半整数倍,将会有干涉现象的减弱甚至消失,形成暗条纹。
通过观察干涉纹的出现和变化,我们可以判断出光线的相位差和波长的关系,从而进一步了解光的波动性和干涉现象。
总结:迈克尔逊干涉仪实验是一种基于光的干涉现象的物理实验。
通过观察干涉纹的出现和变化,我们可以了解光的波动性和光的性质。
在实验中,我们需要准备实验材料和仪器,并按照实验步骤进行操作。
迈克尔逊实验报告总结与反思
迈克尔逊实验报告总结与反思迈克尔逊实验是一个著名的物理实验,由美国物理学家阿尔伯特·迈克尔逊设计和进行。
这个实验的目的是测量光速,因为迈克尔逊认为光速是最重要的基本物理常数之一。
通过这个实验,迈克尔逊计算出了光速的近似值,并且还确认了以太的不存在。
这个实验的基本原理是利用两个垂直相交的光路,使一个光源发出的光分为两束,经过不同的镜面反射后,再次合成一束光。
如果光速是有限的,那么两束光会有一个相对位移,这个相对位移可以通过观察干涉图来测量。
实际上,迈克尔逊使用了一种精密的干涉仪来观察干涉图。
迈克尔逊实验的结果非常重要,因为它对当时的物理理论产生了极大的影响。
在迈克尔逊的实验之前,人们普遍认为光是媒介介质(以太),它通过介质中的振动来传输。
但实验结果表明,观测到的光速是相同的,即使在不同的方向和时刻。
这表明光速并不依赖于一个特定的介质,因为光在真空中也具有这样的特性。
这个结果导致了以太存在的矛盾,最终导致了爱因斯坦的特殊相对论理论的发展。
迈克尔逊实验对于我们的科学研究仍然具有重要意义。
它启示我们可以通过运用科学方法,精确地测量物理常数和物理现象,从而深入理解自然界的本质。
此外,迈克尔逊实验还提醒我们在科学研究中要根据实验结果来调整我们的理论和猜测,而不是死守旧有的观点。
不过,值得反思的是,迈克尔逊实验的成功也离不开迈克尔逊团队的技术和方法。
他们设计和制造的干涉仪具有极高的精度,可以探测到微小的光路位移。
这需要他们对物理、光学、机械和电子等多个领域的知识和技能的深入掌握。
因此,迈克尔逊实验的成功不仅仅是一个人或一个理论的绩效,而是一个团队和一些新兴技术的共同努力。
另外,我们也需要意识到,迈克尔逊实验并没有解决所有问题。
迈克尔逊既然认为以太不存在,那么光的传播方式是怎样的呢?这个问题也激起了一系列关于量子力学和相对论的讨论和研究。
此外,我们也需要认识到,目前我们测量光速和探索自然界的能力仍有局限。
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绪论迈克尔逊干涉仪是1883年在美物理学家迈克尔逊和莫雷合作为研究“以太”漂移而设计创造出来的精密仪器。
它利用分振幅法产生双光束以实现干涉。
迈克尔逊与其合作者用此仪器进行了三项著名实验:即迈克尔逊-莫雷实验,实验结果否定了“以太”的存在,为相对论的提出奠定了实验基础;随后将干涉仪用于光谱的精密结构的研究;利用光谱线的波长,标定标准米尺等工作,为近代物理和近代计算技术做出了重要贡献。
在实验中我们发现,用迈克尔逊干涉仪的点光源非定域干涉测氦氖激光的波长时,其值总是偏大。
本文通过对某些实验现象进行分析,找出了测量值偏大的原因是在某些区间里干涉条纹并不是严格的等倾干涉条纹。
由此本文通过公式运算与对实验现象的分析,找出了用迈克尔逊干涉仪测氦氖激光波长的最佳区间,并用实验数据进行了应证。
在以后的实验中,我们可以在此区间里进行测量,从而减小实验误差。
笔者发现,在大多数物理实验教科书中,对如何减小实验误差大都进行了罗列与叙述,但大多是从实验仪器与实验者等方面寻找问题,很少有人提及在实验中存在最佳测量区间这一问题。
笔者在实验中发现了一些异常现象,通过对象的分析,发现存在着最佳测量区间。
对迈克尔逊干涉实验的分析与讨论1 引言1881年迈克尔逊(Michelson,1852-1931)制成可以测定微小长度、折射率和光波波长的第一台干涉仪。
后来,他又用干涉仪做了3个闻名于世的重要实验:迈克尔逊-莫雷(Morley,1838-1923)“以太”漂移实验,实验结果否定了“以太”的存在,解决了当时关于“以太”的争论,并确定光速为定值,为爱因斯坦(Einstein,1879-1955)发现相对论提供了实验依据;迈克尔逊与莫雷最早用干涉仪观察到氢原子光谱中巴耳末系的第一线为双线结构,并以次推断光谱线的精确结构;迈克尔逊首次用干涉仪测得镉红线波长(λ=643.84696nm),并用此波长测定了标准米的长度(1m=1553164.13镉红线波长)。
此外迈克尔逊于1920年用一台高分辨率的干涉仪测量猎户星座等变光星的直径约为太阳直径的3倍,这是人类首次精确测量太阳之外的恒星的大小。
迈克尔逊干涉仪在近代物理和近代计量技术中起了重要作用。
今天迈克尔逊干涉仪已被更完善的现代干涉仪取代,但它的基本结构仍然是许多现代干涉仪的基础。
2 实验原理理想情况下的迈克尔逊干涉仪光路如图1所示,G1的半透膜将入射光束分成振幅相等的两束光(1)和(2),光束(1)经M1反射后穿过G1,到达观察点E,M2光束(2)经M2反射后再经G1后表面反射后也到达E,与光束(1)会合干涉,在E处可以看到干涉条纹。
玻璃板G2起补偿光程的作用。
M2′是M2镜通过G1反射面所成的虚像,因而两束光在M1、M 2上的反射,就相当于在M1与M2′上的反射,与厚度为d的空气薄膜产生的干涉现象等效,当M1与M2严格垂直时,M1与M2′严格平行,这时用短焦距的凸透镜会聚激光束形成的高强度的点光源时可观察到非定域的干涉花样,用面光源可产生等倾干涉条纹,当M1与M2′接近重合,且有一微小夹角时,可得到等厚干涉条纹。
3 干涉的判断3.1 等倾干涉的判断迈克尔逊干涉仪是精密的光学测量仪器,干涉条纹的正确判断关系到实验数据的精确度,严格的等倾干涉要求M1与M2严格垂直,即移动平面镜M1和虚平面镜M2′严格平行,由此我们在E处观察到的干涉条纹可认为是由平面反射镜M1与虚像平面反射镜M2′所反射后光的干涉叠加而成的。
此时一束光经M2和M1反射后形成的两束相干光是平行的,它们在观察屏上相遇的光程差均为2dcosi,因而可看到清晰而明亮的同心圆形干涉条纹。
由于d是恒定的,干涉条纹是倾角i为常数轨迹,故称为“等倾干涉”。
3.2 等厚干涉的判断等厚干涉产生的条件是M1与M2并不严格垂直,即移动平面镜M1和虚平面镜M2′并不严格平行,此时M1与M2′有一个微小夹角α,此时一束光经M1与M2反射后形成的两束相干光相交于M1或M2的附近,因此,若把观察屏放在M1或M2对于透镜所成的像平面附近,就可以看到光干涉所形成的条纹。
如果夹角α较大,而i角变化不大,则条纹基本上是厚度d为常数的轨迹,因而称为“等厚干涉”。
4 干涉条纹的调节4.1 等倾干涉条纹的调节调节M1、M2的方向,使M1、M2′平行,我们将在观察屏上看到如图所示的等倾条纹,开始时使M1离M2′较远(如图4-4(a)),这时条纹较密(如图4-3(a)),将M1逐渐向M2′移近,我们将看到各圆条纹不断“吞入”,当M1离M2′较近时(如图4-4(b)),条纹逐渐变的越来越稀疏(如图4-3(b)),直到M1与M2′完全重合时(如图4-4(c)),中心斑点扩大到整个视场(如图4-3(c)),若我们沿原方向继续推进 M1,它就穿M2′而过(如图4-4(d)),我们又可看到稀疏的条纹不断“吐出”,随着M1与M2′的距离的不断变大(如图4-4(e)),条纹重新变密(如图4-3(e))。
4.2 等厚干涉条纹的调节当M1与M2′有微小夹角时,我们将在观察屏上看到(如图4-3(f))图样,开始时M1与M2′相距较远(如图4-4(f)),当M1与M2′间的距离逐渐变小时(如图4-4(g)),开始出现越来越清晰的条纹,不过最初这些条纹并不是严格的等厚线,它的两端朝背离M 1与M2′的交线方向弯曲(如图4-3(g)),在M1与M2′靠近过程中,这些条纹不断朝背离交线的方向平移,当M1与M2′相距较近,甚至相交时(如图4-4(h)),条纹变直了(如图4-3(h))。
若我们沿原方向继续推进M1,使它重新远离M2′,条纹将朝交线的方向平移,同时,在此过程中,M1与M2′之间的距离不断增大,条纹逐渐朝相反的方向弯曲(如图4-3(i)),当M1与M2′距离较大时,见不到条纹(如图4-3(j))。
5 实验现象分析在本实验中我们发现一个现象,当调节粗调手轮至一定位置时,干涉圆条纹中心将会发生移动。
我们继续调节M 1使其向d 减小的方向移动,我们发现条纹逐渐变为直线,此时d ≈0。
继续调节,我们会发现观察屏上又会出现干涉圆条纹,且圆条纹的中心随粗调手轮的调节而发生移动。
继续调节粗调手轮至一定位置时,圆条纹中心将不再移动。
如下图所示:分析其原因发现在实验中我们很难让M 1与M 2′严格平行,也就是说M 1与M 2′之间是有一定微小夹角的。
当M 1与M 2′之间的距离d 较大时,这一微小夹角可忽略,可以减小因M 1与M 2 没有严格垂直而引起的误差,此时是等倾干涉,我们调节粗调手轮,让圆环“吞入”,此时d在减小,当d减小至一定程度时,M1与M2′之间的微小夹角便不可忽略,因M1和M2′不平行,导致光源S 和两虚光源S1( S01, S11, S21为M1在不同位置时的S1)、S2不能在一条直线上(如下图所示),测量中随M1镜的平移S1、S2联线不仅在缩短,而且绕S2转动, 此时接收屏E上干涉同心圆条纹表现为“消失”一个个圆条纹的同时, 中心位置移动。
这样M1移动前后S1与S2间实际距离的变化不再等于而是小于导轨上测得的S1移动的距离2Δd ,这就使得由公式Δd = N λ/ 2 算出的波长λ值偏大。
由以上可知,在圆条纹中心发生移动时测量误差是很大的,也就是说存在着最佳的测量区间,在这区间内所测的数值的误差将相对较小。
6 最佳测量区间的讨论有以上分析可知,当d较大时,可以减小因M1与M2没有严格垂直而引起的误差。
当然d 不是越大越好,当d 太大时干涉条纹细而密,圆条纹半径太小,因而不利于人眼的观察。
如上图所示,设P 0为干涉圆环的中心,其光程差为Δ0 = 2 d ; P 1为第一圆环上的点,其光程差为:△1 = S 2P 1- S 1P 1 ,P 0P 1 =R ,S 1S 2= 2 d ,S 1P 0 = L 则△1 =22)2(R d L ++-22R L + =22R L +[222441R L d Ld +++-1] 当L>>d 时把上式展开:△1 =22R L +[2122244R L d Ld ++-8122222)(16R L d L +] =222R L Ld+[1+)(222R L L dR +] =222R L Ld+当中央为明(或暗) 时, 第一环便为暗(或明),由第一环与中央干涉条纹的级数为21λ,所以Δ0-△1=21λ,即2d-222RL Ld +=21λ, 由此可求出d=222224)(R L R L R L +++λ。
若取L = 1 ×103mm ,λ = 6. 328 ×104-mm 。
为了便于人眼观察,半径R 适中为好,取R = 3mm 。
将以上数值代入上式可求得d=35.15mm 。
从实验所用干涉仪可知,当d = 0 时, 对应的M 1 的位置x 1=29.00mm,圆条纹发生明显移动时,x 0=33.00mm 。
所以x=35.15+29.00=64.15mm 。
在M 1越过M 2′后,△1 =22)4(R d L ++-22)2(R d L ++当L>>d 时展开得:△1=222R L Ld+我们由此可看出,当L>>d 时,M 1越过M 2′时P 1点的光程差与M 1未越过M 2′时P 1点的光程差相同,也就是具有对称性。
由此,当M 1越过M 2′后,最佳测量区间的上限为29.00-(33.00-29.00)=25.00mm ,下限为29.00-35.15=-6.15mm 。
由所用仪器可知当M 1不能再移动时d在20.00mm左右,所以下限是M1不能再移动时,M1即当M1越过M2′后,在小于25.00mm时测量误差较小。
在实验中,一般都在M1未越过M2′时测量,所以在此便不作讨论。
在实验中,取了以下区间进行测量,测得氦氖激光波长及其相对误差如下表所示:氦氖激光波长及其相对误差表(N=100)33mm Δd(mm) 0.03213 0.03214 0.03215 0.03211 0.03217 λ(nm) 642.6 642.8 661.0 642.2 643.4E(%) 1.50 1.58 4.45 1.48 1.6740mm Δd(mm) 0.03182 0.03185 0.03170 0.03183 0.03186 λ(nm) 636.4 637.0 634.0 636.6 637.2E(%) 0.57 0.66 0.19 0.60 0.6950mm Δd(mm) 0.03165 0.03166 0.03169 0.03165 0.03170 λ(nm) 633.0 633.2 633.8 633.0 634.0E(%) 0.03 0.06 0.15 0.03 0.1960mm Δd(mm) 0.03186 0.03171 0.03173 0.03175 0.03170 λ(nm) 637.2 634.2 634.6 635.0 634.0E(%) 0.69 0.22 0.28 0.35 0.1970mm Δd(mm) 0.03192 0.03195 0.03181 0.03188 0.03203 λ(nm) 638.4 639.0 636.2 637.6 640.6E(%) 0.88 0.98 0.53 1.04 1.23总结以上理论分析和实验数据可看出,其波长的最佳测量区间为:33.00mm≤x≤64.15mm7 小结在实验中我们发现,相同型号的不同干涉仪以及同一干涉仪的每次实验中在测量时干涉圆条纹中心发生明显移动时M1的位置是不同的,且d=0时M1的位置也是不同的。