用迈克尔逊干涉仪测量钠黄光双线波长差
干涉现象的观察及钠光D双线波长差的测定
干涉现象的观察及钠光D双线波长差的测定干涉现象的观察及钠光D双线波长差的测定实验二十四干涉现象的观察及钠光D双线波长差的测定实验目的：1、利用迈克尔逊干涉仪考察点光源产生的非定域干涉、等倾干涉、等厚干涉的形成条件以及干涉图样的特点。
2、测定钠光D双线的波长差实验仪器:迈克尔逊干涉仪、He-Ne激光器、低压钠灯、扩束镜等实验原理:1、仪器的结构要点右图是迈克尔逊干涉仪的光路图。
从光源s发出的光束射到玻璃板G上，图24-1 迈克尔逊干涉仪光路图G i的前后两个面严格平行，后表面镀有铝或银的半反射膜。
光束被半反射膜分为两支，图中用（1）表示反射的一支，用（2）表示透射的一支。
因为G i和平面镜M i和M2成450角，所以两光束分别近于垂直入射M i、M2。
两光束经反射后再次相遇，形成干涉条纹。
G2为一补偿板，其材料和厚度与G i相同。
G2的作用是补偿光束（2）的光程，使光束（2）和光束（1）在玻璃中的光程相等。
反射镜M2是固定的，M i可在精密导轨上前后移动，以改变两束光之间的光程差。
M i的移动米用了蜗轮蜗杆传动系统，其最小读数为io"mm，可估计到io」mm。
镜M i、M2的背面各有三个螺钉，用以调节M i、M2平面的倾度。
镜M2的下端还附有方向互相垂直的两个微动螺钉，用以精确地调节镜M2的倾度。
迈克尔逊干涉仪所产生的两相干光束是从M i和M2反射而来的，因此可以先画出M2被G i反射所成的虚象M2'，研究干涉图样时，M2'和M2完全等效。
2、点光源产生的非定域干涉图样经扩束镜扩束后的激光束，是一个线度小、强度高的点光源。
点光源经平面镜M i、M2'反射后，相当于由两个虚光源相干光束，如图图&4、点S2源的非定出的4—2所示。
S i和S2'的距离为M i和M2'的距离d的二倍，即2d。
虚光源S i、S2'发出的球面波在它们相遇的空间处处相干，因此是非定域的干涉图样。
钠灯中的黄双线波长测量
钠灯中的黄双线波长测量【实验目的】1. 进一步掌握迈克耳逊干涉仪的调节和使用方法．2. 加深对各种分振幅干涉图形的认识和理解．3. 利用等倾干涉条纹测定钠黄双线波长差【实验仪器】钠光灯，迈克尔逊干涉仪，氦-氖激光器，毛玻璃片。
【实验原理】低压钠灯发出的黄光包括两种波长相近的单色光(λ1=58965.930Å，λ2= 5889.963Å)。
这两条光谱线是钠原子从3P 态跃迁到3S 态的辐射，用扩展的钠光灯照射迈克耳孙干涉仪得到的等倾干涉圆环是两种单色光分别产生的干涉图样的叠加。
若以d 表示M1/、M2间距(参见迈克耳孙干涉仪原理图)，则当2d =k λ (k =0,1,2，…)时，环中心是亮的，而当2d = (2k +1) (k =0,1,2,…)时，环中心是暗的，若继续移动M2，则当M1/，M2的间距增大到d 1，且同时满足21d = k 1λ （1）21212λ⎪⎭⎫ ⎝⎛+=k d （2） 两个条件时，因为λ1和λ2相差不大，λ1的各级暗环恰好与λ2的各级亮环重合条纹的可见度几乎为0，难以分辨，继续移动反射镜，当M1/、M2间距增到d1时，又使λ1和λ2的各亮环重合，条纹又清晰可见，随着M2的继续移动，当M1/、M2间距d2满足(3)(4) 时，条纹几乎消失.由（4）式减去（1）式，（5）式减去（2）。
M1/、M2间距增加量△d 满足（5）()212d k k λ=+∆()122221d k k λ=++∆+⎡⎤⎣⎦12d k λ∆=∆（6） 时，条纹的可见度出现上述一个周期的循环，式中△k 为干涉条纹级次的增加量。
由（7）减去（6）式的（7) 由（6）式可得 △k=2△d/λ1 (8)把（9）式代入8式的d d ∆=∆=∆22221λλλλ（9）【实验内容】1.仪器的调节1、活动反光镜；2、固定反光镜；3、固定螺钉；4、补偿板；5、分光板；6、毛玻璃屏；7、刻度轮；8、刻度轮止动螺钉；9、微量读数鼓轮； 10、11、12、调节螺钉用氦-氖激光调节迈克尔逊干涉仪使M 1与M 2垂直。
改进的迈克尔逊干涉仪测量钠黄光双线波长差
改进的迈克尔逊干涉仪测量钠黄光双线波长差
陈海良;侯岩雪;高静;张素红
【期刊名称】《科学技术创新》
【年(卷),期】2024()13
【摘要】在迈克尔逊干涉仪实验教学及科学研究过程中发现齿轮经常脱扣的现象,这对测量结果产生了严重影响。
本文中,我们将传统的齿轮咬合式迈克尔逊干涉仪改进为杠杆式迈克尔逊干涉仪,有助于避免齿轮咬合式迈克尔逊干涉仪中多个齿轮间容易脱扣的现象。
利用钠光灯照射杠杆式迈克尔逊干涉仪,观察到了明显的光拍干涉图样,测量了钠黄光双线波长差。
钠黄光双线波长差的测量结果为
0.5953±0.0054(nm)。
本文的研究有助于提升迈克尔逊干涉仪装置的测量稳定性,实现在光谱定标、光学传感、生化检测等领域的长期稳定使用;有助于提升学生发现问题、解决问题的能力;以及有助于学生提升将不同科目知识相结合的能力。
【总页数】4页(P205-208)
【作者】陈海良;侯岩雪;高静;张素红
【作者单位】河北省微结构材料物理重点实验室
【正文语种】中文
【中图分类】O436.1
【相关文献】
1.用迈克尔逊干涉仪测双光源等厚干涉及其波长差
2.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
3.用迈克尔逊干涉仪测量钠黄光相干长度的实验
方法的探讨4.逐差法和Origin软件在迈克尔逊干涉仪测激光波长实验数据处理中的应用5.迈氏干涉仪测量钠光D双线波长差实验的改进
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迈克尔逊干涉法测量钠光波长
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、用迈克尔逊干涉仪测量钠光波长和精细结构
二、仪器用具
迈克尔逊干涉仪、钠光灯、透镜等。
三、实验原理
1、迈克尔逊干涉仪
、 是一对平面反射镜， 、 是厚度和折射率都完全相同的一对平行玻璃板， 称为分光板，在其表面 镀有半反射半透射膜， 称为补偿片，与 平行。
1、钠光波长实验值604.4nm，相对误差为2.5%。
2、钠光的精细结构： ，误差为2.5%； ，误差为2.5%。
误差分析：
1、干涉是否为严格的等倾干涉影响实验数据精确度。严格的等倾干涉要求移动反射镜镜面M1和虚反射镜镜面M2严格平行。当两镜不平行的时候,形成的干涉条纹就不是等倾干涉,而是等厚干涉,而且不是同心圆环。当不是等倾干涉条纹的时候,就会对波长的计算产生误差。
2、等倾干涉
调节 和 ,使 与 严格平行。对于入射角为 的光线， 与 反射光的光程差为：
为 和 的间距。由上式，可以得到产生明暗条纹的条件
其中 ，为整数。
变化过程中缩进或冒出的条纹数可以定量表示为：
其中 为缩进或冒出的条纹数， 为距离 的改变量。
3、钠光双线波长差的测定
在使用迈克尔逊干涉仪观察低压钠黄灯双线的等倾干涉条纹时，可以看到随着动镜 的移动，条纹本身出现了由清晰到模糊再到清晰的周期性变化，即反衬度从最大到最小再到最大的周期性变化，利用这一特性，可测量钠光双线波长差，对于等倾干涉而言，波长
2、读数误差。
肉眼判断缩进或冒出的条纹，数条纹数时，读测微螺旋示数时会产生随机误差。
当光照到 上时，在半透膜上分成两束光，透射光1射到 ，经 反射后，透过 ，在 的半透膜上反射到达 ；反射光2射到 ，经 反射后，透过 射向 。两束光在玻璃中的光程相等。当观察者从 处向 看去时，除直接看到 外还可以看到 的像 。于是1、2两束光如同从 与 反射来的，因此迈克尔逊干涉仪中所产生的干涉和 ～ 间形成的空气薄的位置
最新迈克尔逊干涉法测量钠光波长
迈克尔逊干涉法测量钠光波长迈克尔逊干涉法测量钠光波长一、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、 用迈克尔逊干涉仪测量钠光波长和精细结构二、仪器用具迈克尔逊干涉仪、钠光灯、透镜等。
三、实验原理1、迈克尔逊干涉仪1M 、2M 是一对平面反射镜，1G 、2G 是厚度和折射率都完全相同的一对平行玻璃板，1G 称为分光板，在其表面A 镀有半反射半透射膜，2G 称为补偿片，与1G 平行。
当光照到1G 上时，在半透膜上分成两束光，透射光1射到1M ，经1M 反射后，透过2G ，在1G 的半透膜上反射到达E ；反射光2射到2M ，经2M 反射后，透过1G 射向E 。
两束光在玻璃中的光程相等。
当观察者从E 处向1G 看去时，除直接看到2M 外还可以看到1M 的像1M '。
于是1、2两束光如同从2M 与1M '反射来的，因此迈克尔逊干涉仪中所产生的干涉和1M '～2M 间形成的空气薄膜的干涉等效。
2、等倾干涉调节1M 和2M ,使1M '与2M 严格平行。
对于入射角为δ的光线， 1M '与2M 反射光的光程差为：22tan sin 2cos cos d d d δδδδ∆=-⋅=d 为1M '和2M 的间距。
由上式，可以得到产生明暗条纹的条件arccos ,2(21)arccos ,4k d k d λδλδ⎧=⎪⎪⎨+⎪=⎪⎩明条纹暗条纹其中0,1,2k =，为整数。
d 变化过程中缩进或冒出的条纹数可以定量表示为： 2d N λ∆∆=其中N ∆为缩进或冒出的条纹数，d ∆为距离d 的改变量。
3、钠光双线波长差的测定在使用迈克尔逊干涉仪观察低压钠黄灯双线的等倾干涉条纹时，可以看到随着动镜1M 的移动，条纹本身出现了由清晰到模糊再到清晰的周期性变化，即反衬度从最大到最小再到最大的周期性变化，利用这一特性，可测量钠光双线波长差，对于等倾干涉而言，波长差的计算公式为：四、实验数据及处理1、测量钠光波长始（mm ）33.81815 34.03605 34.03938 末（mm ）33.84841 34.06668 34.06914 Δd （mm ） 0.03026 0.03063 0.02976=0.03022mm根据公式2d N λ∆∆=，计算得λ=604.4nm 。
分析探讨测量钠光双线波长差实验中的问题docx
分析探讨测量钠光双线波长差实验误差成因及操作技巧XXX（XXXX学院 XXXX班 #####）摘要：本文基于迈克尔孙干涉仪的原理，对测量钠光双线波长差的实验中出现的平均波长测量值偏大、成像不清晰导致难以记数等问题进行了误差成因和操作技巧的探讨。
关键词：迈克尔孙干涉仪；钠光光源；波长测量；误差分析。
一引言光干涉现象是光波动性的一种表现，是物理光学的一个重要研究内容。
而迈克尔孙干涉仪是用分振幅法产生双光束以实现干涉的精密仪器；其用途广泛，常用作测量微小距离和物质折射率、研究诸多物理参数对光传播的影响等。
本实验正是采用迈克尔孙干涉仪测量钠光双线的波长差，而本文针对实验中出现的误差成因和操作问题进行了探讨。
二实验原理1 迈克尔孙干涉仪的光路迈克尔孙干涉仪的光路图如图1所示。
光源S发出的光入射到半透半反射分光板G1，被分为两束光，光束①在G1处反射后向着全反镜M1前进；光束②透过G1后向着全反镜M2前进。
其中M1可调节位置而M2不可。
光束①和②分别在M1、M2上反射后逆着各自入射方向返回，最后都到达E处，也就是观察者所在处。
这两束光就是利用分振幅法产生的相干光，在E处发生干涉，一定条件下观察者能看见干涉条纹。
图1-迈克尔孙干涉仪光路图2 钠光双线平均波长测量原理当出现等倾干涉原条纹后，移动M 1改变其与M 2’之间的距离d ，干涉中心条纹会出现“冒出”或“陷入”的现象。
间隔一定的条纹变化数目N ，利用M 1移动距离2D N λ∆=，即可 算得本实验需用的平均波长λ（其公认值为589.3nm ）。
3 钠光双线波长差测量原理钠光灯辐射的两条强谱线波长分别为1589.6nm λ=和2589.0nm λ=。
当移动M 1改变其与M 2’之间的距离d 时，干涉条纹出现清晰-模糊-清晰-模糊的变化过程。
设M 1在相继两次清晰时移动距离为d ∆，则光程差变化2L d ∆=∆；又假设λ≈，可得波长差计算公式2122d λλλλ∆=-=∆.三 实验误差及操作过程的探讨从实验进行到实验数据处理完成整个阶段下来，笔者发现通过实验测得的平均波长数值偏大（笔者测得数据为802nm ）；而在观测条纹清晰-模糊的变化时，钠光光源的位置等因素对条纹清晰度以及记数的准确性产生了较大的影响。
迈克尔干涉仪测钠光波长及钠双线波长差
迈克尔干涉仪测钠光波长及钠双线波长差实验者：鲍健指导老师：李雪梅【摘要】 WSM-T-Ⅱ型台式迈克尔逊干涉仪是一种新颖的精密干涉仪器，文中在实验原理和方法等方面对迈克尔逊干涉仪测量钠光波长及双线光程差实验得出的数据进行了计算和分析，验证了理论数据，与预期效果相符，达到了实验目的。
分析得出钠双线波长差可以较精确得测量玻璃等透明体的折射率。
【关键字】迈克尔逊干涉仪、钠波长、钠双线波长差、折射率一、引言迈克尔逊干涉仪是用分振幅的方法来实现干涉的光学仪器，最初用于著名的以太漂移实验。
它在基本结构和设计思想上给科学工作以重要启迪，为后人研制各种干涉仪打下了基础。
它在物理学中有十分广泛的应用，如用于研究光源的时间相干性，测量气体、固体的折射率和进行微小长度测量等。
本实验就是用迈克尔干涉仪来测定钠光波长和钠双线波长差。
由于钠光干涉性比激光差，该实验成功率不高，本文通过查阅大量文献对传统测量、调节方法进行改进，对提高干涉条纹清晰度问题提出了解决方法并取得了不错的成效。
二、设计原理钠黄光是由波长λ1=589.0 nm,λ2=589.6 nm 的双线组成，两者波长差很小。
这两条光谱线是钠原子从 3p 跃迁到 3S 状态的辐射。
每条光谱有各自的宽度，故属于单色光可作为迈克尔逊干涉仪的光源。
当用它来做光源时，两条谱线各自形成的干涉条纹在视场中相互叠加。
由于波长不同，当光程差发生变化时，干涉条纹清晰度会发生周期性变化。
仪器光路图如上图，从光源S发出的一束光，经分光棱镜G，被分为互相垂直的两束光（1）和（2），这两束光分别射向互相垂直的全反射镜M1和M2，经M1和M2反射后又汇于分光棱镜G，这两束光再次被G分束。
它们各有一束按原路向光源方向返回，同时各有一束光朝E方向射出。
由于光线（1）和（2）为相干光束，因此，我们在E方向上观察得到干涉条纹。
图中M2′是M2被G反射形成的虚象。
从E处看，两束相干光是从M1和M2′反射而来。
钠黄光双线波长差的测定
钠黄光双线波长差的测定冯尚申 摘要 介绍了用可变长度法布里-珀罗标准具测定钠黄光3P能级的精细结构的方法及注意事项. 关键词 钠黄光双线；波长差；F-P标准具 分类号 O 562.1A MEASUREMENT OF WAVELENGTH DIFFERENCEOF SODIUM YELLOW DOUBLE LINEFeng Shangshen(Department of Physics, Taizhou Teachers College, Linhai, Zhejiang, 317000, China) Abstract A student experiment on measurement of the sodium yellow light fine-structure splittings of 3p energy level using Fabry-Perot etalon is described. Key words sodium yellow double line; wavelength difference; Fabry-Perot etalon 我们介绍在迈克耳孙干涉仪上换上法布里-珀罗(以下简称F-P)标准具来测量钠黄光双线波长差的实验方法及注意事项.由于F-P标准具是迈克耳孙干涉仪的附件，不需要什么投资；另一方面，该实验调节有一定的难度，所以，该实验作为一般院校近代物理实验的扩展和师专物理专业的毕业实践都是一个比较好的选题.1 测量仪器及布置 所用的仪器是WSW-100迈克耳孙干涉仪及其附件F-P标准具和望远镜(杭州光仪厂)、焦距为10 cm左右的会聚透镜及支架、钠光灯(GP20Na型)、He-Ne激光器、升降台等.仪器布置如图1所示.file:///E|/qk/dxwl/dxwl99/dxwl9901/990112.htm（第 1／5 页）2010-3-22 18:20:55S为钠光灯，L为会聚透镜，G、G′为F-P标准具的两镀银反射镜，T为望远镜图1 仪器布置2 测量方法与公式 当仪器调节好后，用T观察时，波长为5 890 ?!与5 896 ?!的两套条纹同时出现.标准具在某些长度上(可用测微螺旋移动其中一个的反射镜来改变长度)，这两套干涉环重叠在一起；在另一些长度上，波长为5 890 ?!的环刚好夹在波长为5 896 ?!两环的中间.实验时，条纹是否完全重叠，很难判断准确，但这一居中位置可以判断得相当准确.而它们所用的公式具有相同的形式，现推导如下. 设两套干涉条纹重叠时，两镜间距离为t1，对应波长为λ1的级数为k1；对应波长为λ2的级数为k+n级.改变两镜间距，当再次重叠时间距为t2，对应λ1的级数为k+m级；对应λ2的级数为k+n+m+1级，则有下列方程：2t1=kλ1(1)2t1=(k+n)λ2(2)2t2=(k+m)λ1(3)2t2=(k+n+m+1)λ2(4)由式(3)、(1)得2.Δt=mλ1(5)式中Δt=|t2-t1|.由式(4)、(2)得2.Δt=(m+1)λ2(6)由式(5)、(6)消去m得令，则得(7) 当λ1的条纹夹在λ2的条纹正中时，对应λ1的条纹为k′级；对应λ2的条纹为k′+n+1/2级.当再次夹在正中时，对应λ1的条纹为k′+m级；对应λ2的条纹为k′+n+m +3/2级，则有2t1=k′λ1(8)2t1=(k′+n+1/2)λ2(9)2t2=(k′+m)λ1(10)2t2=(k′+n+m+3/2)λ2(11)由式(10)、(8)得2.Δt=mλ1(12)由式(11)、(9)得2.Δt=(m+1)λ2(13)由式(12)、(13)消去m得(14)比较式(7)与(14)可知它们具有相同的计算公式.由此可知，无论通过哪种方法，只要测出Δt就可求出Δλ.采用重叠条纹法，能观察到较多的重复次数，但精度不高；而采用条纹相间的办法，测量的次数较少，但可提高精度.3 法布里-珀罗干涉仪的调节 1) 把迈克耳孙干涉仪上的反射镜及平行镜拿掉，换上镀银的反射镜，用望远镜代替磨砂玻璃屏，组成可变长度F-P干涉仪. 2) 用激光调节F-P干涉仪两内镜面间的平行.先调节干涉仪的底脚螺丝，使两反射回的光点中最亮的点与激光出射点重合，这时G的镀银面与激光束方向垂直.再通过望远镜看光点，调节G′的倾斜螺丝，使所有光点重叠.此时两镜严格平行，并可以看到很锐的干涉条纹. 3) 换上钠灯，调节高度使之与F-P基本等高，在光源与F-P间放上一块会聚透镜，并使光源的像平面在G上(要求像平面比反射面小).此透镜有2个作用：一是会聚光束，以增加干涉条纹的光强；二是作光阑用，以免杂散光从反射镜边缘通过，造成背景太亮. 4) 开始时，使两反射镜间距尽量调到1 mm以内，此时一般就能看到干涉条纹，调节望远镜的角度(左、右、上、下)使圆心在望远镜叉丝中心，并使条纹最清晰. 5) 先观察两套条纹重叠、分开、重叠的整个过程，做到心中有数，然后调到最低级次，开始测量Δt,代入式(7)求Δλ.4 实验注意事项 1) 由于钠光灯整流器的振动，对于干涉条纹清晰度影响很大，所以不要把钠灯与干涉仪放在同一实验桌上. 2) 两镀银反射镜要求调成严格平行.如果用激光调整时，还没有很清晰的干涉条纹，则放上钠灯，也不会出现干涉条纹. 3) 以两镜间距从小到大调节为宜.否则调节时易使两镀银面相碰. 4) 测量时应向同一个方向旋转，以免产生螺隙误差. 5) 欲求得准确的测量值，最好使5 890的干涉条纹夹在5 896的条纹正中时为始末点来测量.5 实验结果 实验结果如表1.由表可知=5.958. 笔者认为该实验对提高学生动手能力和科研能力都有较好的效果.表1t1/mm t2/mm t3/mm t4/mm t5/mm t6/mm ()/mm ()/mm()/mm0.038 710.334 180.621 600.913 01 1.209 67 1.494 800.291 430.291 830.291 07取=5893 Δλ/ 5.958 5.950 5.965作者单位：(台州师范专科学校物理系，浙江临海 317000)6 参考文献［1］ 王惠棣，柴玉瑛，邱尔瞻等.物理实验.天津：天津大学出版社，1989.242收稿日期：1997-11-18；修回日期：1998-06-12钠黄光双线波长差的测定作者：冯尚申， Feng Shangshen作者单位：台州师范专科学校物理系,浙江临海,317000刊名：大学物理英文刊名：COLLEGE PHYSICS年，卷(期)：1999，""(1)被引用次数：0次参考文献(1条)1.王惠棣.柴玉瑛.邱尔瞻物理实验 1989。
钠黄双线的波长差测量
2 d k1 1 2 2
（1&因为1和2相差不大，1的各级暗环恰好与2的各级 亮环重合(见图5—1)条纹的可见度几乎为0，难以分辨，继续移动 反射镜，当M1 、M2间距增到d 1时，又使1和2的各亮环重合，条纹 又清晰可见，随着M2的继续移动，当M1 、M2间距d2满足 2 d k k 2 1 (4—60)
式中， 是1、2的平均波长。
实验仪器
迈克耳孙干涉仪、纳光灯、毛玻璃片(带格线)。 实验要求 1．等顷干涉条纹的调节 (1)在钠光灯前覆盖一片毛玻璃，即成扩展面光源。 (2)旋转粗调手轮，使M1、M2与分光板G的距离大致相等。 (3)检查两个反射镜后的调节螺丝，使其松紧适当，两个微调 拉簧螺丝取适中位置，留有双向调节余量。 (4)先后调节M1和M2镜后的螺丝，使分别由两个反射镜反射的毛 玻璃格子像相互接近、重合，直到出现干涉条纹(若条纹很模糊， 转动粗调手轮约半周即有改善。)，再用两个拉簧螺丝仔细地
/ / /
1 2 d k k 1 2 2 2
(4—61)
时，条纹几乎消失。由式(4—60)减去式(4—58)，式(4—61)减去 式(4—59)得，当M1 、M2间距增加量△d满足
/
2 d (k 1 ) 2
2 d k 1
(4—62) (4—63)
调节M2镜的方位，使干涉条纹变粗，曲率变大，把条纹的圆心调至 视场中央，直到眼睛左右移动时环心处无明暗变化，M2与M1 即达到 完全平行，出现清晰的等倾干涉条纹。 2．测量钠黄双线的波长差 (1)转动粗调手轮，使M2镜逐渐远离分划板，找到调纹变模糊 位置，调好标尺的零位。用微调手轮继续移动M2镜，同时仔细观察 条纹，至条纹可见度最低时记下M2的位置，继续加大光程差，记录 10次条纹可见度最低时M2镜位置。 (2)求出 d 的平均值，将测得(前实验) 代人公式求出钠黄 双线的波长差 。
010219用迈克尔孙干涉仪测量钠黄双线波长差
1 G1
M1 M2 ’
2 G2
M2
实验原理
C d A D ② i B ① M1 M2’
• 反射光束①和②的光程差为 Δ=2dcosi；凡相同的入射角
i，①和②有相同的光程差，从而对应干涉条纹图样中的同 一条纹，故称等倾干涉；
• 从S上一点沿同一圆锥面发射的光，是以相同倾角入射到
镜面，因而经透镜或直接人眼观测，得到圆条纹.
实验步骤
⒈ 调整仪器 调出干涉条纹 粗调：
（1）目测等高共轴; （2）调节光源与毛玻璃的位置，使入射光经过毛玻璃后大 致平行地射向分光板，并照满整个视场； （3）转动粗动手轮，使分光板镀膜面中心到M1、M2两镜 间的距离大致相等（主尺位置约35mm)；
（4）将M2的两个微调螺丝(水平与竖直)旋到适当位置(内 外各留一半).
迈克尔孙干涉仪测量钠黄双线波长差
实验目的：
进一步熟悉迈克耳孙干涉仪的调整方法； 利用等倾干涉条纹测定钠黄双线波长差.
钠光灯的黄光包括两条波长相近的谱线： λ1 = 589.593 nm, λ2 = 588.996nm 利用迈克耳孙干涉仪可以测量其波长差
实验系统
把毛玻璃放在钠光灯和 干涉仪之间--球面波经 过漫射成为扩展光源.
⒉ 圆条纹调节
（ 1 ）条纹刚调出时，一般为很密的直线或圆弧，可调节 三对小螺钉，使变圆。可调节M1 镜使条纹不断由中心 陷入而逐渐变粗，一般以在视场中剩下 3-5 个圆条纹适 宜；
（2）眼睛左右移动，条纹有冒出或收缩情况，调节M2的 水平螺钉，眼睛上下移动，条纹有大小变化，则调节M2 的竖直螺钉，直到眼睛移动，圆条纹大小不变； 如果视场中出现的圆条纹太密, 对比度很差时,可由 调节M1镜的前后位置而得到改善.
实验24干涉现象的观察及钠光D双线波长差的测定
实验二十四 干涉现象的观察及钠光D 双线波长差的测定实验目的:1、利用迈克尔逊干涉仪考察点光源产生的非定域干涉、等倾干涉、等厚干涉的形成条件以及干涉图样的特点。
2、测定钠光D 双线的波长差。
实验仪器:迈克尔逊干涉仪、He-Ne 激光器、低压钠灯、扩束镜等。
实验原理:1、仪器的结构要点右图是迈克尔逊干涉仪的光路图。
从光源S 发出的光束射到玻璃板1G 上，1G 的前后两个面严格平行，后表面镀有铝或银的半反射膜。
光束被半反射膜分为两支，图中用（1）表示反射的一支，用（2）表示透射的一支。
因为1G 和平面镜1M 和2M 成045角，所以两光束分别近于垂直入射1M 、2M 。
两光束经反射后再次相遇，形成干涉条纹。
2G 为一补偿板，其材料和厚度与1G 相同。
2G 的作用是补偿光束（2）的光程，使光束（2）和光束（1）在玻璃中的光程相等。
反射镜2M 是固定的，1M 可在精密导轨上前后移动，以改变两束光之图24-1 迈克尔逊干涉仪光路图图24-2 点光源的非定域干涉原理图 间的光程差。
1M 的移动采用了蜗轮蜗杆传动系统，其最小读数为mm 410-，可估计到mm 510-。
镜1M 、2M 的背面各有三个螺钉，用以调节1M 、2M 平面的倾度。
镜2M 的下端还附有方向互相垂直的两个微动螺钉，用以精确地调节镜2M 的倾度。
迈克尔逊干涉仪所产生的两相干光束是从1M 和2M 反射而来的，因此可以先画出2M 被1G 反射所成的虚象'2M ，研究干涉图样时，'2M 和2M 完全等效。
2、点光源产生的非定域干涉图样经扩束镜扩束后的激光束，是一个线度小、强度高的点光源。
点光源经平面镜1M 、'2M 反射后，相当于由两个虚光源1S 、'2S 发出的相干光束，如图4－2所示。
1S 和'2S 的距离为1M 和'2M 的距离d 的二倍，即d 2。
虚光源1S 、'2S 发出的球面波在它们相遇的空间处处相干，因此是非定域的干涉图样。
最新迈克尔逊干涉法测量钠光波长
迈克尔逊干涉法测量钠光波长迈克尔逊干涉法测量钠光波长一、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、 用迈克尔逊干涉仪测量钠光波长和精细结构二、仪器用具迈克尔逊干涉仪、钠光灯、透镜等。
三、实验原理1、迈克尔逊干涉仪1M 、2M 是一对平面反射镜，1G 、2G 是厚度和折射率都完全相同的一对平行玻璃板，1G 称为分光板，在其表面A 镀有半反射半透射膜，2G 称为补偿片，与1G 平行。
当光照到1G 上时，在半透膜上分成两束光，透射光1射到1M ，经1M 反射后，透过2G ，在1G 的半透膜上反射到达E ；反射光2射到2M ，经2M 反射后，透过1G 射向E 。
两束光在玻璃中的光程相等。
当观察者从E 处向1G 看去时，除直接看到2M 外还可以看到1M 的像1M '。
于是1、2两束光如同从2M 与1M '反射来的，因此迈克尔逊干涉仪中所产生的干涉和1M '～2M 间形成的空气薄膜的干涉等效。
2、等倾干涉调节1M 和2M ,使1M '与2M 严格平行。
对于入射角为δ的光线， 1M '与2M 反射光的光程差为：22tan sin 2cos cos d d d δδδδ∆=-⋅=d 为1M '和2M 的间距。
由上式，可以得到产生明暗条纹的条件arccos ,2(21)arccos ,4k d k d λδλδ⎧=⎪⎪⎨+⎪=⎪⎩明条纹暗条纹其中0,1,2k =，为整数。
d 变化过程中缩进或冒出的条纹数可以定量表示为： 2d N λ∆∆=其中N ∆为缩进或冒出的条纹数，d ∆为距离d 的改变量。
3、钠光双线波长差的测定在使用迈克尔逊干涉仪观察低压钠黄灯双线的等倾干涉条纹时，可以看到随着动镜1M 的移动，条纹本身出现了由清晰到模糊再到清晰的周期性变化，即反衬度从最大到最小再到最大的周期性变化，利用这一特性，可测量钠光双线波长差，对于等倾干涉而言，波长差的计算公式为：四、实验数据及处理1、测量钠光波长始（mm ）33.81815 34.03605 34.03938 末（mm ）33.84841 34.06668 34.06914 Δd （mm ） 0.03026 0.03063 0.02976=0.03022mm根据公式2d N λ∆∆=，计算得λ=604.4nm 。
迈克尔逊干涉仪测量钠光双线波长差实验报告
迈克尔逊干涉仪测量钠光双线波长差实验报告一、实验目的1.掌握迈克尔逊干涉仪的原理和结构。
2.通过迈克尔逊干涉仪的测量方法，测量钠光双线波长差。
二、实验原理迈克尔逊干涉仪是一种利用干涉现象来测量物体物理性质的光学仪器。
它由分束器和合束器两个部分组成。
分束器把光线分成两段，其中一段经过反射后返回，两段光线在合束器汇合形成干涉图样。
在迈克尔逊干涉仪中，钠光源产生的光线通过分束器后，分为两束垂直方向的光线，经过反射后再次汇聚。
两束光线相遇后发生干涉现象，形成明暗条纹。
通过统计暗条纹之间的间隔和总数，求得钠光双线波长差。
三、实验器材迈克尔逊干涉仪、钠灯、天平、三角架等。
四、实验步骤1.将迈克尔逊干涉仪调整至水平状态。
2.将钠灯放置在迈克尔逊干涉仪上方。
3.打开钠灯，调整分束器使两束光线重合。
4.观察干涉图案，调整合束器，使干涉图案清晰明显。
5.使用天平测量调节合束器的急速，使得中心亮条纹位置尽可能的不受重力的影响。
6.记录钠光双线干涉图案上暗条纹之间的条纹数，并计算出钠光双线波长差。
五、实验结果经过实验测试，钠光双线波长差为0.44奈米。
六、实验误差分析1.仪器误差：测量仪器的精度影响了测量的准确性。
2.人为误差：人为因素对实验结果也有很大影响，如操作失误、环境干扰等。
3.温度误差：由于温度变化会导致光路长度变化，因此对干涉仪内的温度要求较高。
以上因素都会对实验结果产生影响，需要尽可能减小误差。
七、实验应用迈克尔逊干涉仪可以用于测量光学中的各种物理参数，如折射率、膜层厚度等。
在电子工程、物理学以及激光技术等领域中有着广泛的应用。
八、实验体会通过这次实验，我对迈克尔逊干涉仪的原理和结构有了更深入的了解，同时也学会了利用干涉仪进行物理参数测量的方法。
在实验过程中，需要注意操作的准确性和各种误差的控制，以获得较为准确的实验结果。
用迈克尔逊干涉仪测光波波长和波长差
评分：大学物理实验设计性实验实验报告实验题目：用迈克尔逊干涉仪测光波波长和波长差班级：XXX姓名：XXX 学号：XX指导教师：邓锂强茂名学院技术物理系大学物理实验室实验日期：200 7 年11月29日实验21 用迈克尔逊干涉仪测光波波长和波长差实验提要实验课题及任务《用迈克尔逊干涉仪测光波波长和波长差》实验课题任务是：给定的仪器是迈克尔逊干涉仪、钠光钉，运用所学的光的干涉理论，结合所给的仪器，设计出实验方案，测量出钠黄光的波长差λ∆。
学生根据自己所学的知识，并在图书馆或互联网上查找资料，设计出《用迈克尔逊干涉仪测光波波长和波长差》的整体方案，内容包括：写出实验原理和理论计算公式，研究测量方法，写出实验内容和步骤，然后根据自己设计的方案，进行实验操作，记录数据，做好数据处理，得出实验结果，按书写科学论文的要求写出完整的实验报告。
设计要求⑴ 通过查找资料，并到实验室了解所用仪器的实物以及阅读仪器使用说明书，了解仪器的使用方法，找出所要测量的物理量，并推导出波长的计算公式，在此基础上写出该实验的实验原理。
⑵ 选择实验的测量仪器，设计出实验方法和实验步骤，要具有可操作性。
⑶ 在分光计上观察反射光的偏振现象，测定起偏角。
⑷ 应该用什么方法处理数据，说明原因。
⑸ 实验结果用标准形式表达，即用不确定度来表征测量结果的可信赖程度。
实验仪器迈克尔逊干涉仪、白炽灯与毛玻璃屏。
问题提示钠光灯发出的光，其中两条主谱线的波长和强度都很接近，在迈克尔逊干涉仪中将独立地发生干涉条纹，两组条纹叠加的结果使干涉条纹的视见度的发生周期性变化，实验时只要测出邻两个视见度最差(也可以是间隔n 个视见度最差)的鼓轮读数d ∆，重复五取平均值，利用迈克尔逊干涉实验得到的相干公式找出它们的内在联系，导出波长差的计算公式d∆=∆22λλ，即可求出波长差。
钠黄光较强的两条主谱线的波长分别为nm 5891=λnm 6.5892=λ，nm 3.589=λ。
用迈克尔逊干涉仪测量钠黄光双线波长差
用迈克尔逊干涉仪测量钠黄光双线波长差摘要：介绍了利用迈克尔逊干涉仪测量钠黄光双线波长差的方法及测量过程中应该注意的若干问题。
关键词：钠黄光，双线波差，迈克尔逊干涉仪迈克尔逊干涉仪在近代物理学的发展和近代计量技术中起过重要作用。
1883年迈克尔逊和他的合作者莫雷曾经利用这种干涉仪完成了著名的迈克尔逊——莫雷“以太飘移”实验，实验结果否定了以太理论，促进了相对论的建立；此后迈克尔逊用干涉仪研究了光源干涉条纹可见度随光程差变幻的规律，并以此推断光谱线的精细结构。
由于很多重要的贡献，迈克尔逊于1907年获得了诺贝尔物理学奖。
由于迈克尔逊干涉仪的测量精度很高（1051-⨯mm ）,所以我们利用其优点，在本实验中对钠黄光双线波长差进行了较精确的测量。
1 实验原理钠黄光中包含波长为λ1=589.6nm 和λ2=589.0nm 的两条黄谱线，当用它做光源时，两条谱线形成各自的干涉条纹，在视场中的两套干涉条纹相互叠加。
由于波长不同，同级条纹之间会产生错位，当变化两束光的光程差时，干涉条纹的清晰度发生周期性变化。
图1 钠黄光双线波长差测量实验图当M1与M2平行时，记，M1 M2=d ，则两束光在视场E 中心处的光程差为δ=2d ，对波长λ的入射光，由光的干涉条件可知：P当δ=2d=k λ时，在视场E 中心处干涉加强；当δ=2d=（k + 21）λ 时，在视场E 中心处干涉减弱。
在视场E 中心处λ1 和λ2两种单色光干涉条纹相互叠加。
若逐渐增大M1与M2的间距d ，当λ1得第k1级亮纹和的第k2级暗纹相重合时，叠加而成的干涉条纹清晰度最低，此时 22111λ21k λk 2d δ）（+=== （1）增大d ，条纹由逐渐清晰，直到光程差δ的改变达到 22112λ21k λk 2d δ）（+=== （2）时，叠加而成的干涉条纹再次变得模糊。
式（2）减式（1）可得 2112λ1m m λd d 2）（）（+==- 则λ1和λ2的波长差为 Δd2λλλ-λΔλ2121== （3） 则Δd=d2-d1 ，当λ1和λ2的波长差相差很小时，λ2λλλλ2121=+= (λ=589.3nm )，则由式（3）可得 d 2221∆=-=∆λλλλ （4）如果已知Δd 和λ即可计算出两种波长λ1和λ2的波长差Δλ。
实验五 钠黄光双线波长差的测定
实验五钠黄光双线波长差的测定【实验目的】1．了解F-P系统的结构用原理2．熟悉法布里——珀罗干涉仪的构造及使用方法3．测定钠黄光双线的波长差【实验仪器及用具】WSM—100迈克耳逊干涉仪及其附件F—P系统和望远镜、钠光灯（GP20Na型）、毛玻璃、透镜、支架等。
【实验原理】1.F—P系统（法布里—珀罗系统）的结构及原理F—P系统由两块相互平行的平面玻璃板组成，其中一块固定，另一块安装在防转滑块上，通过移动手轮可实现在干涉仪导轨面上滑动，以改变两玻璃板之间的间距。
平面玻璃板的内表面加工精度要求高于1/20波长。
内表面镀有高反射膜，膜的反射率高于90%。
光路如图1所示，当单色平行光束S以小角度θ入射到的M平面及M＇平面多次反射和透射时，分别形成一系列相互平行的反射光束1、2、3、4……及透射光束1＇、2＇、3＇、4＇……这些相邻的光束之间有一定的光程差θ∆L=cos2ndd为两平行板之间的间距，n为两平行板之间介质的折射率。
在空气中使用时n=1，θ为光束的入射角，这一系列互相平行并有一定光程差的光束在无穷远处或用透镜会聚的焦平面上发生干涉。
光程差为波长的整数倍时，产生干涉极大值，即λθk2cosd=式中k为整数，若间距d一定，在波长不变的条件下，同一级次k对应相同的入射角θ，形成一个亮环。
中心亮环θ=0，COSθ=1的级次最大，k max=2d/λ。
向外不同半径的亮环，依次形成一套同心圆环。
2．测量方法及公式实验装置图如图2所示，当仪器调节好后，用望远镜观察，波长为5890 A 与5896 A 的两套条纹同时出现，一般情况下，两套条纹相间是不均匀的，即出现双环现象（图3—a ）。
只有F —P 系统的两镜间距满足某些长度，这两套干涉环才重叠在一起，出现重叠单环（图3—b ）；而在另一些长度上，波长为5890 A 的环刚好夹在波长为5896A 两环的中间，出现居中单环（图3—c ）。
所谓的单环、双环可根据干涉情况则可根据条纹的相对疏密程度，因为重叠时较居中时条纹数相对减少了一半，故条纹明显变疏的是重叠单环。
01_02_19 用迈克尔孙干涉仪测量钠黄双线波长差
细调： 细调：
（1）调节 M1，M2’平行，在分光板与毛玻璃之间水平 平行， 与竖直地各放一枚大头针, 调节M 与竖直地各放一枚大头针, 调节 1和M2’ 镜背后的三 对小螺丝,直到针象完全重合； 对小螺丝,直到针象完全重合； 注意：三对小螺丝应对应调整,且松紧度适中； 注意：三对小螺丝应对应调整,且松紧度适中； （2）将头上下左右稍稍摆动, 若有较大的视差,可通过 将头上下左右稍稍摆动, 若有较大的视差, M1镜的前后移动 使视差尽量小； 镜的前后移动, M1镜的前后移动,使视差尽量小； 针的像在两个方向上都重合了, 针的像在两个方向上都重合了,一般即可看到干涉 条纹. 条纹.
实验系统
把毛玻璃放在钠光灯和 干涉仪之间--球面波经 干涉仪之间 球面波经 过漫射成为扩展光源. 过漫射成为扩展光源
毛玻璃
1 G1
M1 M2’
2 G2
M2
实验原理
C d A D ② i B ① M1 M2’
• 反射光束①和②的光程差为 ∆=2dcosi；凡相同的入射角 反射光束① ； i，①和②有相同的光程差，从而对应干涉条纹图样中的同 ， 有相同的光程差， 一条纹，故称等倾干涉； 一条纹，故称等倾干涉； • 从S上一点沿同一圆锥面发射的光，是以相同倾角入射到 上一点沿同一圆锥面发射的光， 上一点沿同一圆锥面发射的光 镜面，因而经透镜或直接人眼观测，得到圆条纹 镜面，因而经透镜或直接人眼观测，得到圆条纹.
⒉ 圆条纹调节
（ 1） 条纹刚调出时 ， 一般为很密的直线或圆弧 ， 可调节 ） 条纹刚调出时， 一般为很密的直线或圆弧， 三对小螺钉，使变圆。可调节M1 三对小螺钉，使变圆。可调节 1 镜使条纹不断由中心 陷入而逐渐变粗， 一般以在视场中剩下3 陷入而逐渐变粗 ， 一般以在视场中剩下 3-5 个圆条纹适 宜； （ 2 ） 眼睛左右移动 ， 条纹有冒出或收缩情况 ， 调节 2的 眼睛左右移动，条纹有冒出或收缩情况，调节M 水平螺钉，眼睛上下移动，条纹有大小变化，则调节M 水平螺钉，眼睛上下移动，条纹有大小变化，则调节 2 的竖直螺钉，直到眼睛移动，圆条纹大小不变； 的竖直螺钉，直到眼睛移动，圆条纹大小不变； 如果视场中出现的圆条纹太密, 对比度很差时, 如果视场中出现的圆条纹太密, 对比度很差时,可由 调节M 镜的前后位置而得到改善. 调节 1镜的前后位置而得到改善.
用迈克尔逊干涉仪测定钠光波长
实验题目用迈克尔逊干涉仪测定钠光波长【实验目的】1、掌握迈克尔逊干涉仪的调节和使用方法.2、用迈克尔逊干涉仪测定钠光波长.【实验仪器】1、迈克尔逊干涉仪(附望远镜)2、钠灯3、扩束透镜(附铁架)【实验原理】1、迈克尔逊干涉仪迈克尔逊干涉仪是一种用分振幅法获得双光束干涉的精密仪器.其原理光路图、仪器外形图如右图所示,结构示意图如左图所示.最下面的底座有三个调平螺钉支撑,调平后可以拧紧以保持底座稳定.、是两面互相垂直的平面反射镜,是不能移动的,其方位的微调可以靠水平拉簧螺丝和垂直拉簧螺丝.装在拖板上由精密丝杆控制.可沿臂轴前后移动.两面反射镜背后都有三个调节螺丝,用来调节镜面的方位.转动粗动手轮可改变的位置.其移动的距离由读数窗口数字和微动手轮读数决定．迈克尔逊干涉仪的光路粗动手轮的分度值为,右侧微动手轮的分度值为,可估读至,两读数手轮属于涡轮窝杆传动系统.分束板和补偿板是两块厚度一样的平行平面玻璃板.其与臂轴成,在靠近的平面上镀有半透半反膜.以便入射光在该平面上分成振幅近似相等的反射光1和透射光2.的作用是补迈克尔逊干涉仪结构示意图偿1和2光路之间附加的光程差．迈克尔逊干涉仪外形图从扩散光源射来的光,到达分光板的半透半反膜后被分成两路．反射光l在处反射后经镜面反射,再过最后到达.透射光2射向后到达,反射后逆着入射光线返回,最后也到达处.因两列光是同一光波分振幅得到的,是相干光,所以在处就可观察到两列光的干涉条纹．由于2路透射光到达处前要经分光板的第二面反射,使得在附近形成一个平行于的虚像,两列相干光相当于来自、的反射,其所产生的干涉与厚度为的空气薄膜所产生的干涉是等效的.2、钠光波长的测量如右图所示,当两反射镜严格垂直时,即、严格平行时,所产生的干涉为等倾干涉.这时,对于入射角的光线,由、反射后两束光的光程差为式中,为空气薄膜厚度,为空气折射率.可见对于相同倾角的入射光线,将处于同一级干涉条纹,用眼睛在处正对观察,可看见一组明暗相间的同心圆等倾干涉环,其亮纹和暗纹所满足的条件是当时,光程差最大,说明等倾干涉条纹中心条纹级次最高,越偏离中心条纹的级次越低.若、间距减小,对任一级干涉条纹,欲保持不变,即光程差不变,则必定以增大值,即减小角来满足.故干涉条纹向变小的方向移动,即向内陷入.这时观察者看到条纹好像一个一个地陷入中心. 根据,在中心每当间距减小时,就有一个条纹陷入;反之当逐渐增大,可观察到条纹好像从中心向外涌出.由于光波长较小,实验时只需缓慢转动微动手轮,即缓慢移动镜,使视场中有个条纹的冒出或陷入,就可知道移动的距离为由迈克尔逊干涉仪上读出,故由此可测得光源波长为【实验步骤】1、放置好钠光灯,使光源和、分束板及反射镜中心大致等高,且三者连线大致垂直于镜,适当调节光源及扩束透镜的位置使得在处视野可看到均匀的亮斑.2、等倾干涉条纹的调节①用尺子测量、与分束板之间的距离,调节粗动手轮,使两距离大致相等.②在扩束透镜和分光板之间放置笔尖,用眼睛直接观察笔尖的多个投影,调整或反射镜后的螺丝,使两个笔尖重合,即可观察到等倾条纹.③调节反射镜微调螺丝,使条纹变粗、弯曲,直至成圆环形.若条纹衬比度下降,可略微调整丝杆,移动反射镜,使条纹衬比度改善.④上下左右晃动眼睛,反复细致地调整反射镜拉簧微调螺丝,使圆环形等倾条纹大小不因观察位置而改变为止(几乎不吞吐条纹).⑤测量前应转动微调手轮,移动反射镜,观察等倾条纹的变化情况.选一段合适区间,以完成测量.3、钠光双线平均波长的测量①转动微动手轮观察干涉条纹的”冒出”或”陷入”现象,记录干涉条纹”冒出”或”陷入”50条相对应的值,连续测量10组数据.②利用所测得的数据,用逐差法求出钠光双线的平均波长.4、实验结束,收拾仪器.【数据处理】1、原始数据重新列表1 0 49.31908 6 250 49.39463 0.075562 50 49.33394 7 300 49.40940 0.075463 100 49.34980 8 350 49.42502 0.075224 150 49.36443 9 400 49.43998 0.075555 200 49.37938 10 450 49.45692 0.077542、数据处理利用逐差法得,,,,,,由此,所测钠光平均波长,百分误差.【实验结论】1、本次实验使用迈克尔逊干涉仪测量钠黄光双线平均波长,测得,与标准值进行对比,百分误差.2、本次使用迈克尔逊干涉仪测量钠光波长,发现等倾干涉条纹的衬比度随、之间距离的改变而不断改变,不断移动手轮,有时甚至几乎为零.判断是因为钠黄光双线光双线的波长不同,当一波的波峰与令一波波谷几乎重合时,衬比度极小.3、本次实验由于移动手轮时在某一段衬比度极小,以及后期条纹数多了眼花(如的粗差),给实验带来了一定的额外误差.注意事项1、测量过程中应保持手轮往同一方向运动,否则会出现回程差,给实验带来很大的影响.2、观察过程中容易出现眼部不适的症状,此时可作适当放松,否则长时间观察容易产生测量偏差.3、调节螺丝时需缓慢,一面损坏螺牙.4、不得用手触摸分光板、补偿板以及反射镜.【思考练习】1、如何检验干涉条纹属于严格的等倾干涉条纹?答:上下左右移动自己的眼睛观察干涉图样,若条纹不随眼睛的移动而出现吞吐现象,仅仅是随眼睛的移动而整体运动,则说明条纹已属于严格的等倾干涉条纹(实验时,在精度范围内,若条纹至多吞吐根,则也可认为属于严格等倾干涉).2、观察下列现象并加以理论解释:①当增大或减小时,干涉圆环如何变化?答：若间距增大,则条纹会变得密集且变细;反之,若减小,则条纹变稀疏且变粗.②干涉条纹对比度随增大如何变化?为什么?答:干涉条纹的衬比度随间距的增大呈周期性地变化,衬比度由大小大小…(假设初始为最清晰).出现如此现象的原因,是因为钠黄光并不是严格的单线光源,钠黄光光源中存在,的两条谱线,当两波的波峰几乎重合时,光的衬比度最大;而当一波的波峰与另一波的波谷几乎重合时,衬比度几乎为零.改变间距使得两波的位置不断发生改变,波峰与波谷不断发生重合与分离,故衬比度随的改变出现周期性变化.③怎样判断镜和镜基本重合?答: 当靠的和较近时,条纹逐渐变得越来越稀疏.直到完全重合时,中心斑点扩大到整个视场,可判断D、C镜基本重合.。
用迈克尔逊干涉仪测光波波长和波长差
评分：大学物理实验设计性实验实验报告实验题目：用迈克尔逊干涉仪测光波波长和波长差班级：电气07--2 班姓名：朱伯聪学号：07034020235指导教师：方运良茂名学院技术物理系大学物理实验室实验日期：200 8 年11 月27 日实验提要实验课题及任务《用迈克尔逊干涉仪测光波波长和波长差》实验课题任务是：给定的仪器是迈克尔逊干涉仪、钠光钉，运用所学的光的干涉理论，结合所给的仪器，设计出实验方案，测量出钠黄光的波长差λ∆。
学生根据自己所学的知识，并在图书馆或互联网上查找资料，设计出《用迈克尔逊干涉仪测光波波长和波长差》的整体方案，内容包括：写出实验原理和理论计算公式，研究测量方法，写出实验内容和步骤，然后根据自己设计的方案，进行实验操作，记录数据，做好数据处理，得出实验结果，写出完整的实验报告，也可按书写科学论文的格式书写实验报告。
设计要求⑴ 通过查找资料，并到实验室了解所用仪器的实物以及阅读仪器使用说明书，了解仪器的使用方法，找出所要测量的物理量，并推导出波长及波长差的计算公式，在此基础上写出该实验的实验原理。
⑵ 选择实验的测量仪器，设计出实验方法和实验步骤，要具有可操作性。
⑶ 实验结果用标准形式表达，即用不确定度来表征测量结果的可信赖程度。
⑷ 要求在测量波长时测量次数为10次，（101~d d ，初始位置0d 也要测量），测量波长差时测量次数为6-10次（初始位置0l 也要测量），用逐差法处理数据。
⑸ 分别计算波长及波长差的百分差。
实验仪器迈克尔逊干涉仪、钠灯。
问题提示钠光灯发出的光，其中两条主谱线的波长和强度都很接近，在迈克尔逊干涉仪中将独立地发生干涉条纹，两组条纹叠加的结果使干涉条纹的视见度的发生周期性变化，实验时只要测出邻两个视见度最差(也可以是间隔n 个视见度最差)的鼓轮读数d ∆，利用迈克尔逊干涉实验得到的计算公式找出它们的内在联系，导出波长差的计算公式d∆=∆22λλ，即可求出波长差。
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用迈克尔逊干涉仪测量钠黄光双线波长差
摘要：介绍了利用迈克尔逊干涉仪测量钠黄光双线波长差的方法及测量过程中应该注意的
若干问题。
关键词：钠黄光，双线波差，迈克尔逊干涉仪
迈克尔逊干涉仪在近代物理学的发展和近代计量技术中起过重要作用。
1883年迈克尔
逊和他的合作者莫雷曾经利用这种干涉仪完成了著名的迈克尔逊——莫雷“以太飘移”实验，实验结果否定了以太理论，促进了相对论的建立；此后迈克尔逊用干涉仪研究了光源干涉条
纹可见度随光程差变幻的规律，并以此推断光谱线的精细结构。
由于很多重要的贡献，迈克
尔逊于1907年获得了诺贝尔物理学奖。
由于迈克尔逊干涉仪的测量精度很高（1051-⨯mm ）,所以我们利用其优点，在本实验中对钠黄光双线波长差进行了较精确的测量。
1 实验原理
钠黄光中包含波长为λ1=589.6nm 和λ2=589.0nm 的两条黄谱线，当用它做光源时，
两条谱线形成各自的干涉条纹，在视场中的两套干涉条纹相互叠加。
由于波长不同，同级条
纹之间会产生错位，当变化两束光的光程差时，干涉条纹的清晰度发生周期性变化。
图1 钠黄光双线波长差测量实验图
当M1与M2平行时，记，M1 M2=d ，则两束光在视场E 中心处的光程差为δ=2d ，对波长
λ的入射光，由光的干涉条件可知：
P
当δ=2d=k λ时，在视场E 中心处干涉加强；
当δ=2d=（k + 2
1）λ 时，在视场E 中心处干涉减弱。
在视场E 中心处λ1 和λ2两种单色光干涉条纹相互叠加。
若逐渐增大M1与M2的间距d ，
当λ1得第k1级亮纹和的第k2级暗纹相重合时，叠加而成的干涉条纹清晰度最低，此时 22111λ21k λk 2d δ）（+=== （1）
增大d ，条纹由逐渐清晰，直到光程差δ的改变达到 22112λ2
1k λk 2d δ）（+=== （2）
时，叠加而成的干涉条纹再次变得模糊。
式（2）减式（1）可得 2112λ1m m λd d 2）（）（
+==- 则λ1和λ2的波长差为 Δd
2λλλ-λΔλ2121=
= （3） 则Δd=d2-d1 ，当λ1和λ2的波长差相差很小时，λ2λλλλ2121=+= (λ=589.3nm )，则由式（3）可得 d 2221∆=-=∆λλλλ （4）
如果已知Δd 和λ即可计算出两种波长λ1和λ2的波长差Δλ。
2 方法
（1） 以钠光为光源，使之照到毛玻璃屏上，形成均匀的扩束光源。
在E 处沿EPM1的方
向进行观察。
调节M2镜后的微调螺钉，使观察到的双影完全重合，使出现干涉圆形条纹。
（2） 调好圆形干涉条纹后，缓慢移动M1镜，使视场中心的可见度最小，记下M1镜的位
置d1，再沿原来方向移动M1镜，直到可见度最小，记下此时M1镜的位置d2，即得到
Δd=∣d2-d1∣。
（3） 按上述步骤重复五次，求的d ∆代入式（4），计算出钠光的双线波长差λ∆。
3 数据处理
实验中测得的数据如下表
则Δd 的平均值为d ∆=0.29180mm ,
则代入式（4）可求的的值
nm 59506.00.291802/3.589d 22122=⨯=∆=
-=∆）（λλλλ
不确定度的计算:
不确定度A 类分量 mm n d di 1036.123312A )(U
-⨯=⨯=∑∆-∆=
不确定度B 类分量 mm 1069.23
10653U B -⨯=-⨯=∆=仪 则标准合成不确定度
mm d 1036.11069.21036.1B A 2222)(C U U U -⨯=-⨯+-⨯=+=
∆）（）（ 由 d ∆=∆22
λλ 及不确定度传递公式得合成不确定度是
nm d c U d
003.0)(22]1[U
22C =∆=∆-∆λλ）（ 则相对不确定度是 %5.06
.0003.0U
E )(C ==∆=∆λλ 则钠黄光的双线波长差测量结果是
±=∆59506.0λ0.003 nm
%5.0E = (p=68.3%)
4 结束语
本实验利用的迈克尔逊干涉仪，是精密的光学仪器，要小心认真使用：
（1）调节螺钉和转动手轮时，一定要轻慢，微调鼓轮转动时可以带动粗调手轮转动，但转
动粗调手轮时不能带动微调鼓轮转动。
因此，在测量前，应先进行零位调节。
（2）测量中，转动手轮只能缓慢的沿一个方向前进（或后退），否则会引起较大的空回误差。
（3 由于试验中视见度最小的位置较难判断，可选取干涉环刚消失或刚出现的位置为参考
点，本实验选取干涉环刚消失时的值。
参考资料：
【1】李书光、王殿生，物理实验教程，山东东营，中国石油大学出版社
【2】原所佳，物理实验教程（第2版），北京，国防工业出版社
【3】刘才明，浙江大学物理系，杭州，310027
．．．．实验原理实验原理实验原理实验原理 （一）.实验意义及说明 低压钠灯因其光谱中的
黄双线波长差小而强度特别大，常直接作为单色光源使用。
但是在用迈克耳孙干涉仪测波长
实验里，由于波长差约0.6mm 的双线影响，在干涉仪可移动反射镜微动过程中，计量干涉
条纹变化数目时，伴随着干涉条纹可见度的起伏，而时间相干性可表述为辐射场中某点在不
同时刻发生的光扰动之间的相位相关性，常用相干长度来衡量。
本实验应用迈克耳孙干涉仪
对这两个课题做初步研究。
（二）.等倾干涉条纹的可见性周期性变化 低压钠灯发出
的黄光包括两种波长相近的单色光(λ1=58965.930Å，λ2= 5889.963Å)。
这两条光谱线是钠
原子从3P 态跃迁到3S 态的辐射，用扩展的钠光灯照射迈克耳孙干涉仪得到的等倾干涉圆
环是两种单色光分别产生的干涉图样的叠加。
若以d 表示M1/、M2间距(参见迈克耳孙干
涉仪原理图)，则当2d=k λ (k=0,1,2，…)时，环中心是亮的，而当2d= (2k+1) λ/2 (k=0,1,2,…)
时，环中心是暗的，若继续移动M2，则当M1/，M2的间距增大到d1，且同时满足
2d1 = kλ1 (1) 2d1 =(k+1/2) λ2 (λ1>λ2) (2) 两个条件时，因为λ1和λ2相差不大，λ1的各级暗环恰好与λ2的各级亮环重合条纹的可见度几乎为0，难以分辨，继续移动反射镜，当M1/、M2间距增到d1时，又使λ1和λ2的各亮环重合，条纹又清晰可见，随着M2的继续移动，当M1/、M2间距d2满足(4) (5) 时，条纹几乎消失.由（4）式减去（1）式，（5）式减去（2）。
M1/、M2间距增加量△d 满足（6）（7）时，条纹的可见度出现上述一个周期的循环，式中△k为干涉条纹级次的增加量。
由（7）减去（6）式的（8) 由（6）式可得△k=2△d/λ1 (9) 把（9）式代入8式的△λ=λ1λ2/2△d=21λ/2△d （10）（其中21λ可为二波长平均值的平方）六六六六．．．．实验步骤实验步骤实验步骤实验步骤1．等顷干涉条纹的调节(1)在钠光灯前覆盖一片毛玻璃，即成扩展面光源。
(2)旋转粗调手轮，使M1、M2与分光板G的距离大致相等。
(3)检查两个反射镜后的调节螺丝，使其松紧适当，两个微调拉簧螺丝取适中位置，留有双向调节余量。
(4)先后调节M1和M2镜后的螺丝，使分别由两个反射镜反射的毛玻璃格子像相互接近、重合，直到出现干涉条纹(若条纹很模糊，转动粗调手轮约半周即有改善。
)，再用两个拉簧螺丝仔细地调节M2镜的方位，使干涉条纹变粗，曲率变大，把条纹的圆心调至视场中央，直到眼睛左右移动时环心处无明暗变化，M2与M1/即达到完全平行，出现清晰的等倾干涉条纹。
2．测量钠黄双线的波长差(1)转动粗调手轮，使M2镜逐渐远离分划板，找到调纹变模糊位置，调好标尺的零位。
用微调手轮继续移动M2镜，同时仔细观察条纹，至条纹可见度最低时记下M2的位置，继续加大光程差，记录10次条纹可见度最低时M2镜位置。
(2)求出的平均值，将测得(前实验)代人公式求出钠黄双线的波长差。