迈克尔逊干涉仪实验报告数据处理

迈克尔逊干涉仪实验报告数据处理

篇一：迈克尔逊干涉仪实验报告

迈克尔逊干涉仪的调整与应用

1. 原始数据及处理

1.1 测量钠光灯波长（?Na?589.3nm）

不确定度计算：

?A?2.48?x

?mm, ?B?0.00004mm

?U?d?mm U??

U2

U?d=4.4nm,Ur????100%=0.74%. ?N?

1.2 双线的波长差：??Na?0.59nm 2．思考题及分析：

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。

2.2、为什么M1和M2没有严格垂直时，眼睛移动干涉条纹会吞吐？

答：因为没有严格垂直时，会形成一个披肩状的光学腔。各处的光程差不相同，其干涉条纹

的级数也会不同。所以眼睛移动时，干涉条纹会吞吐。

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。而吐出时，光程差则变大。

2.4、为什么要加补偿板？

答：因为分束板的加入，使其中一路光束比另一光束附加了一定的光程。所以加入与分束板

厚度相同的补偿板来补偿这部分光程差。

2.5、如何设计一个实验，利用迈克尔逊干涉仪测玻璃的折射率？

答：以白光发生干涉现象时，确定零光程处。测定在光路中加入玻璃与否，白光产生干涉时

M2镜移动的距离。再根据所加入玻璃的厚度，计算出玻璃的折射率。

2.6、试根据迈克尔逊干涉仪的光路，说明各光学元件的作用，并简要叙述调出等倾干涉、

等厚干涉和白光干涉条纹的条件及程序．

答：分束板：将光束分为两路光束。补偿板：补偿因分束板产生的光程差。粗调螺丝：调节

使其与M1镜大致垂直。细调拉丝：精密调节M2镜的方位，使使其与M1M2镜的方位，

镜严格垂直。鼓轮：调节M2镜的位置，使光学腔的厚度改变。

等倾干涉：光学腔应严格平行。等厚干涉：此时光学腔为披肩状。白光干涉：零光程处

附近。

2.7、如何利用干涉条纹“吞”、“吐”现象，测定单色光的波长? 答：数一定量的“吞”或“吐”，再根据公式??2?d?N计算。

2.8、在根据干涉条纹视见度周期变化的规律测定钠双线波长差的方法中，你是如何理解视

见度的变化规律？

答：因为双波长产生明暗条纹的位置有一定的差异，当双波长的明条纹正好重合时，此时的

视见度最大。而当一波长的明条纹与另一波长的暗条纹

重合，此时的视见度最小。所以视见度是周期变化的。

2.9、试总结迈克尔逊尔涉仪的调整要点及规律．

答：调整要点：1、粗调时，尽量使两像点重合在一起，为后面的细调节省时间。2、细调时，

朝吞吐减少的方向调，需耐心及细心。3、鼓轮测量前须调零，且朝同一方向调节，以免产生空回误差。4、做白光干涉实验，调粗调鼓轮，使干涉条件不断地在吞，此时即为向零光程位置调节。

2.10、在观测等倾干涉条纹，使M1与M2逐渐接近时，干涉条纹将越来越疏，试描述并说明

在零光程处所观察到的现象．

答：零光程处，两反射镜产生的光学腔重合。此时相当于一个反射镜，不会产生干涉条纹。观察到的现象应为一片明亮。

篇二：“迈克尔逊干涉仪”实验报告

“迈克尔逊干涉仪”实验报告

【引言】

迈克尔逊干涉仪是美国物理学家迈克尔逊(A.A.Michelson)发明的。1887年迈克尔逊和莫雷(Morley)

否定了“以太”的存在，为爱因斯坦的狭义相对论提供了实验依据。迈克尔逊用镉红光波长作为干涉仪光源来测量标准米尺的长度，建立了以光波长为基准的绝对长度标准，即1m=1 553 164．13个镉红线的波长。在光谱学方面，迈克尔逊发现了氢光谱的精细结构以及水银和铊光谱的超精细结构，这一发现在现代原子理论中起了重大作用。迈克尔逊还用该干涉仪测量出太阳系以外星球的大小。

因创造精密的光学仪器，和用以进行光谱学和度量学的研究，并精密测出光速，迈克尔逊于1907年获得了诺贝尔物理学奖。

【实验目的】

（1）了解迈克尔逊干涉仪的原理和调整方法。（2）测量光波的波长和钠双线波长差。

【实验仪器】

迈克尔逊干涉仪、He-Ne激光器、钠光灯、扩束镜

【实验原理】

1.迈克尔逊干涉仪结构原理

图1是迈克尔逊干涉仪光路图，点光源S发出的光射在分光镜G1，G1右表面镀有半透半反射膜，使入射光分成强

度相等的两束。反射光和透射光分别垂直入射到全反射镜M1和M2，它们经反射后再回到G1的半透半反射膜处，再分别经过透射和反射后，来到观察区域E。如到达E处的两束光满足相干条件，可发生干涉现象。

G2为补偿扳，它与G1为相同材料，有相同的厚度，且平行安装，目的是要使参加干

涉的两光束经过玻璃板的次数相等，波阵面不会发生横向平移。

M1为可动全反射镜，背部有三个粗调螺丝。

M2为固定全反射镜，背部有三个粗调螺丝，侧面和下面有两个微调螺丝。

2.可动全反镜移动及读数

可动全反镜在导轨上可由粗动手轮和微动手轮的转动而前后移动。可动全反镜位置的读数为：

××.□□△△△ (mm)

（1）××在mm刻度尺上读出。

（2）粗动手轮：每转一圈可动全反镜移动1mm，读数窗口内刻度盘转动一圈共100个小格，每小格为0.01mm，□□由读数窗口内刻度盘读出。

（3）微动手轮：每转一圈读数窗口内刻度盘转动一格，即可动全反镜移动0.01mm，微动手轮有100格，每格0.0001mm，还可估读下一位。△△△由微动手轮上刻度读出。注意螺距差的影响。

3.He-Ne激光器激光波长测试原理及方法

光程差为： ??2dcos?

???2dcos???

k?(明纹)???(2k?1)?

2

(暗纹) 当θ=0时的光程差δ最大，即圆心所对应的干涉级别最高。转动手轮移动M1，当d增加时，相当于增大了和k相应的θ角（或圆锥角），可以看到圆

环一个个从中心“冒出”；若d减小时，圆环逐渐缩小，最后“淹没”在中心处。

每“冒”出或“缩”进一个干涉环，相应的光程差改变了一个波长，也就是M1与M2’之间距离

变化了半个波长。

若将M1与M2