迈克尔逊干涉仪实验报告

迈克尔逊干涉仪实验报告
一、实验目的
1、了解迈克尔逊干涉仪的结构、原理和调节方法。

2、观察等倾干涉和等厚干涉条纹，加深对光的干涉现象的理解。

3、测量激光的波长。

二、实验原理
迈克尔逊干涉仪是一种利用分振幅法产生双光束干涉的精密光学仪器。

其原理是一束光被分光板分成两束，一束经反射镜 M1 反射后沿原路返回，另一束经反射镜 M2 反射后也沿原路返回，两束光在分光板处相遇发生干涉。

当 M1 和 M2 严格垂直时，产生的是等倾干涉条纹。

此时，干涉条纹是一组同心圆环，条纹的形状取决于入射光的波长和两反射镜之间的距离 d。

当 d 增大时，条纹从中心向外“冒出”；当 d 减小时，条纹向中心“缩进”。

当 M1 和 M2 不严格垂直时，产生的是等厚干涉条纹。

此时，干涉条纹是与 M1 和 M2 交线平行的直条纹，条纹的间距与两反射镜之间的夹角以及入射光的波长有关。

三、实验仪器
迈克尔逊干涉仪、HeNe 激光器、扩束镜、观察屏等。

四、实验步骤
1、仪器调节
调节迈克尔逊干涉仪的底座水平，使仪器稳定。

打开激光器，使激光束大致垂直入射到分光板上，调节反射镜 M1
和 M2 背后的三个调节螺钉，使反射回来的两束光在观察屏上重合，
此时可以看到圆形的干涉条纹。

仔细调节 M1 和 M2 背后的螺钉，使干涉条纹的圆心位于观察屏的
中心。

2、观察等倾干涉条纹
缓慢移动 M1 镜，观察干涉条纹的变化，记录条纹“冒出”或“缩进”
的个数。

3、观察等厚干涉条纹
稍微旋转 M1 镜，使 M1 和 M2 不再严格垂直，观察等厚干涉条纹。

4、测量激光波长
先记录 M1 镜的初始位置 d1。

缓慢移动M1 镜，当条纹“冒出”或“缩进”一定数量（如50 个）时，记录 M1 镜的位置 d2。

重复测量多次，计算激光的波长。

五、实验数据与处理
1、测量激光波长的数据记录
｜测量次数｜ M1 镜初始位置 d1 （mm) ｜ M1 镜最终位置 d2 （mm) ｜条纹变化数 N ｜
｜｜｜｜｜
｜ 1 ｜ 25321 ｜ 25875 ｜ 50 ｜
｜ 2 ｜ 26158 ｜ 26712 ｜ 50 ｜
｜ 3 ｜ 27025 ｜ 27580 ｜ 50 ｜
2、数据处理
根据公式：λ ＝2Δd ／ N，其中λ为激光波长，Δd ＝ d2 d1。

计算每次测量的波长：
｜测量次数｜Δd （mm) ｜波长λ （mm) ｜
｜｜｜｜
｜ 1 ｜ 0554 ｜ 0002216 ｜
｜ 2 ｜ 0554 ｜ 0002216 ｜
｜ 3 ｜ 0555 ｜ 0002220 ｜
平均波长：λ ＝（0002216 ＋ 0002216 ＋ 0002220) ／3 ≈ 0002217 mm
3、误差分析
仪器本身的误差，如刻度的精度、仪器的稳定性等。

读数误差，在读取 M1 镜位置时可能存在人为的读数偏差。

环境因素的影响，如温度、振动等可能导致干涉条纹的不稳定，从而影响测量结果。

六、实验注意事项
1、实验过程中要避免触碰仪器，以免影响干涉条纹的稳定性。

2、移动 M1 镜时要缓慢、均匀，避免过快或过猛地移动导致条纹
消失或混乱。

3、眼睛不要长时间盯着激光，以免对眼睛造成伤害。

七、实验思考与总结
通过本次实验，我们深入了解了迈克尔逊干涉仪的工作原理和操作
方法，成功观察到了等倾干涉和等厚干涉条纹，并测量了激光的波长。

在实验过程中，我们需要耐心、细致地调节仪器，同时要善于观察和
分析实验现象。

这次实验不仅让我们巩固了光学知识，还提高了我们的动手能力和
实验数据分析能力。

然而，实验中也存在一些不足之处，比如在测量
波长时存在一定的误差，这需要我们在今后的实验中更加注意操作的
规范性和数据处理的准确性。

总之，迈克尔逊干涉仪实验是一个非常有意义的实验，为我们进一步学习和研究光学相关知识打下了坚实的基础。