大学物理下 迈克尔逊干涉仪实验报告

大学物理实验报告

3. 实验原理（请用自己的语言简明扼要地叙述，注意原理图需要画出，测试公式需要写明）

(1)迈克耳孙干涉仪的结构与光路

如图5.3. 1所示为迈克耳孙干涉仪的侧视图图与俯视图，导轨7固定在一只稳定的底座上，底座由三颗调平螺丝9及其锁紧螺丝10来调平。丝杠6螺距为1mm，转动粗调手轮2，经一对齿轮带动丝杠转动，进而带动移动镜M在导轨上滑动。移动距离可在毫米刻度尺5上读到1 mm,在窗口3中的刻度盘上读到0.01 mm。转动微调手轮1,经1:100的蜗轮传动，可实现微动。微动手轮上的最小刻度为0.0001 mm，可估读到0.00001 mm 。分光板G1和补偿板G2固定在基座上，不得强扳，且不能用手接触其光学表面。固定参考镜(定镜)13和移动镜(动镜)11后各有三颗螺丝,用于粗调两者相互垂直，不能拧得太紧或太松，以免使其变形或松动。固定参考镜13

的一侧和下部各有一颗微调螺丝 14和15,可用来微调13的左右偏转和俯视，微调螺丝也不能拧得太松或太紧。丝杠的顶进力由丝杠顶进螺帽8来调整。

迈克尔逊干涉仪的实验原理如图5.3.2所示。由光源S发出一束光，射到分光板G1的半透半反膜L上，L使反射光和反射的光强基本相同，所以称G1为分光板。透过膜层L的光束(1)经G2到达参考镜M1后，被反射回来；被反射的光束(2) 到达移动镜M2后,也被反射回来。由于(1)、(2)两束光满足光的相干条件，各自反射回来在膜层L所在表面相遇后，就发生干涉,在E处即可观察到干涉条纹。G2是补偿板，它使光束(1)和(2)经过玻璃的次数相同，当使用白光作为光源时,G2还可以补偿G1的色散。M1’是在G1中看到的M1的虚像。

(2) 单色点光源等倾干涉条纹的观察及波长的测量

如图5.3.3所示，由He-Ne激光器发出的细束平行激光经过

以钠光入射，它有两条谱线，对应空气中波长分别为λ 1和λ 2(设λ 1>λ 2)，彼此十分接近，就会出现这样一种情况: 当d 为某一定值d1时,对同一入射角θi,有2d1cos θi=k λ2,且

2d1cos θi=(k+1/2) λ 1,此时λ 2的k 级明条纹与λ1的k 级暗条

纹重叠，视场中干涉条纹的可见度最低，如图5.3.5所示。

逐渐增大d,存在一个d2值,使2d2cos θi=(k+∆k+1)λ1,此时λ1与λ2的亮纹重叠 ，视场中干涉条纹具有最好的可见度。可见，在两次可见度最低之间，有

∆k1=∆k 2+1

式中∆k1, ∆k2分别是两次混叠之间λ1和λ2所改变的级数. 实验中,可在可见度良好的区域测出∆d ，得到钠光谱双线的平

均波长

k ∆∆=+=d

222

112λλλ

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