大学物理实验迈克尔逊干涉仪
大学物理实验-迈克尔逊干涉仪
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迈克尔逊干涉仪》实验报告一、引言迈克尔逊曾用迈克尔逊干涉仪做了三个闻名于世的实验:迈克尔逊-莫雷以太漂移、推断光谱精细结构、用光波长标定标准米尺。
迈克尔逊在精密仪器以及用这些仪器进行的光谱学和计量学方面的研究工作上做出了重大贡献,荣获1907年诺贝尔物理奖。
迈克尔逊干涉仪设计精巧、用途广泛,是许多现代干涉仪的原型,它不仅可用于精密测量长度,还可以应用于测量介质的折射率,测定光谱的精细结构等。
二、实验目的(1)了解迈克尔逊干涉仪的光学结构及干涉原理,学习其调节和使用方法(2)学习一种测定光波波长的方法,加深对等倾的理解(3)用逐差法处理实验数据三、实验仪器迈克尔逊干涉仪、He-Ne激光器、扩束镜等。
四、实验原理迈克尔逊干涉仪是l883年美国物理学家迈克尔逊(A.A.Michelson)和莫雷(E.W.Morley)合作,为研究“以太漂移实验而设计制造出来的精密光学仪器。
用它可以高度准确地测定微小长度、光的波长、透明体的折射率等。
后人利用该仪器的原理,研究出了多种专用干涉仪,这些干涉仪在近代物理和近代计量技术中被广泛应用。
1.干涉仪的光学结构迈克尔逊干涉仪的光路和结构如图1与2所示。
M1、M2是一对精密磨光的平面反射镜,M1的位置是固定的,M2可沿导轨前后移动。
G1、G2是厚度和折射率都完全相同的一对平行玻璃板,与M1、M2均成45°角。
G1的一个表面镀有半反射、半透射膜A,使射到其上的光线分为光强度差不多相等的反射光和透射光;G1称为分光板。
当光照到G1上时,在半透膜上分成相互垂直的两束光,透射光(1)射到M1,经M1反射后,透过G2,在G1的半透膜上反射后射向E;反射光(2)射到M2,经M2反射后,透过G1射向E。
由于光线(2)前后共通过G1三次,而光线(1)只通过G1一次,有了G2,它们在玻璃中的光程便相等了,于是计算这两束光的光程差时,只需计算两束光在空气中的光程差就可以了,所以G2称为补偿板。
(大物实验)迈克尔孙干涉仪实验
![(大物实验)迈克尔孙干涉仪实验](https://img.taocdn.com/s3/m/1004b31ba8114431b90dd80c.png)
大学物理实验迈克尔孙干涉仪一.实验原理1.迈克尔孙干涉仪的结构和原理2. 点光源产生的非定域干涉即M1和M2之间的距离每改变半个波长,其中心就“生出”或“消失”一个圆环。
两平面反射镜之间的距离增大时,中心就“吐出”一个个圆环。
反之,距离减小时中心就“吞进”一个个圆环,同时条纹之间的间隔(即条纹的稀疏)也发生变化。
由式可知,只要读出干涉仪中M1移动的距离△h和数出相应吞进(或吐出)的环数就可求得波长。
3. 条纹的可见度利用上式可测出纳黄光双线的波长差4. 时间相干性问题长差越小,光源的单色性越好,相干长度就越长,所以上面两种解释是完全一致的。
t m则用下式表示钠光灯所发射的谱线为589.0nm与589.6nm,相干长度有2cm。
氦氖激光器所发出的激光单色性很好,其632.8nm的谱线,只有10-14~10-7nm,相干长度长达几米到几公里的范围。
对白光而言,其和λ是同一数量级,相干长度为波长数量级,仅能看到级数很小的几条彩色条纹。
5.透明薄片折射率(或厚度)的测量(1)白光干涉条纹(2)固体透明薄片折射率或厚度的测定当视场中出现中央条纹之后,在M1与A之间放入折射率为n、厚度为l的透明物体,则此时程差要比原来增大因而中央条纹移出视场范围,如果将M1向A前移d,使,则中央条纹会重新出现测出d和l求出折射率n。
二.实验步骤1.测量He-Ne激光的波长①调整好干涉仪,为实验做好准备。
②打开He-Ne激光器,在光源前放一小孔光栏,调节M2上的三个螺钉,从小孔初设的激光束,经M1,M2反射后,在观察屏上重合。
③去掉小孔光栏,换上焦距透镜而使光源成为发散光束,在两光程差不太大时,在毛玻璃屏上即可观察到干涉条纹,轻轻调节M2后的螺钉,应出现基本在中心的圆纹。
④测量He-Ne激光的波长。
轻轻转动微动转轮,移动M1,中心每出生或吞进n个条纹,记下移动的距离,用公式2h/n求出波长。
2.测量钠波波长,波长差及相干长度①波长测量同激光波长的测量②慢慢移动M1,增加光程差,条纹可见度下降,乃至看不清,测出两不可见位置的距离差L=t1-t2,即可求出波长。
大学物理实验-迈克尔逊干涉仪讲解
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迈克尔逊干涉仪》实验报告一、引言迈克尔逊曾用迈克尔逊干涉仪做了三个闻名于世的实验:迈克尔逊-莫雷以太漂移、推断光谱精细结构、用光波长标定标准米尺。
迈克尔逊在精密仪器以及用这些仪器进行的光谱学和计量学方面的研究工作上做出了重大贡献,荣获1907年诺贝尔物理奖。
迈克尔逊干涉仪设计精巧、用途广泛,是许多现代干涉仪的原型,它不仅可用于精密测量长度,还可以应用于测量介质的折射率,测定光谱的精细结构等。
二、实验目的(1)了解迈克尔逊干涉仪的光学结构及干涉原理,学习其调节和使用方法(2)学习一种测定光波波长的方法,加深对等倾的理解(3)用逐差法处理实验数据三、实验仪器迈克尔逊干涉仪、He-Ne激光器、扩束镜等。
四、实验原理迈克尔逊干涉仪是l883年美国物理学家迈克尔逊(A.A.Michelson)和莫雷(E.W.Morley)合作,为研究“以太漂移实验而设计制造出来的精密光学仪器。
用它可以高度准确地测定微小长度、光的波长、透明体的折射率等。
后人利用该仪器的原理,研究出了多种专用干涉仪,这些干涉仪在近代物理和近代计量技术中被广泛应用。
1.干涉仪的光学结构迈克尔逊干涉仪的光路和结构如图1与2所示。
M1、M2是一对精密磨光的平面反射镜,M1的位置是固定的,M2可沿导轨前后移动。
G1、G2是厚度和折射率都完全相同的一对平行玻璃板,与M1、M2均成45°角。
G1的一个表面镀有半反射、半透射膜A,使射到其上的光线分为光强度差不多相等的反射光和透射光;G1称为分光板。
当光照到G1上时,在半透膜上分成相互垂直的两束光,透射光(1)射到M1,经M1反射后,透过G2,在G1的半透膜上反射后射向E;反射光(2)射到M2,经M2反射后,透过G1射向E。
由于光线(2)前后共通过G1三次,而光线(1)只通过G1一次,有了G2,它们在玻璃中的光程便相等了,于是计算这两束光的光程差时,只需计算两束光在空气中的光程差就可以了,所以G2称为补偿板。
迈克尔逊干涉仪,实验报告
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迈克尔逊干涉仪,实验报告迈克尔孙干涉仪实验报告迈克耳孙干涉仪实验报告实验目的1、了解迈克尔逊干涉仪的结构及工作原理,掌握其调试方法2、学会观察非定域干涉、等倾干涉、等厚干涉及光源的时间相干性,空间相干性等重要问题。
实验原理1. 迈克尔逊干涉仪的光路迈克尔逊干涉仪有多种多样的形式,其基本光路如图5.16.1所示。
从光源束光,在分束镜束1射出的半反射面发出的一上被分成光强近似相等的反射光束1和透射光束2。
反射光;光束2经过补偿板投向反射镜,反后投向反射镜,反射回来再穿过射回来再通过,在半反射面上反射。
于是,这两束相干光在空间相遇并产生干涉,通过望远镜或人眼可以观察到干涉条纹。
补偿板的材料和厚度都和分束镜相同,并且与分束镜平行放置,其作用是为了补偿反射光束1因在中往返两次所多走的光(来自: 写论文网:迈克尔逊干涉仪,实验报告)程,使干涉仪对不同波长的光可以同时满足等光程的要求。
2. 等倾干涉图样(1) 产生等倾干涉的等效光路如图2所示(图中没有绘出补偿板外,还可以看到镜经分束镜),观察者自点向镜看去,除直接看到镜的半反射面和反射的像。
这样,在观察者看来,两相干光束好象是由同一束光分别经涉仪所产生的干涉花样与形成时,只要考虑、、反射而来的。
因此从光学上来说,迈克尔逊干间的空气层所产生的干涉是一样的,在讨论干涉条纹的两个面和它们之间的空气层就可以了。
、和观察屏的相所以说,迈克尔逊干涉仪的干涉情况即干涉图像是由光源以及对配置来决定的。
(2) 等倾干涉图样的形成与单色光波长的测量当和镜垂直于镜时,与相互平行,相距为。
若光束以同一倾角入射在作垂直于光上,反射后形成1和两束相互平行的相干光,如图3所示。
过线。
因和之间为空气层,,则两光束的光程差为所以当固定时,由(1)式可以看出在倾角(1)相等的方向上两相干光束的光程差均相等。
由此可知,干涉条纹是一系列与不同倾角对应的同心圆形干涉条纹,称为等倾干涉条纹。
由于1、两列光波在无限远处才能相遇,因此,干涉条纹定域无限远处。
大学物理《迈克尔逊专题》—迈克尔逊干涉仪实验报告
![大学物理《迈克尔逊专题》—迈克尔逊干涉仪实验报告](https://img.taocdn.com/s3/m/41c29323cd7931b765ce0508763231126edb77bc.png)
大学物理《迈克尔逊专题》—迈克尔逊干涉仪实验报告《迈克尔逊专题》实验报告前几周我做了迈克尔逊专题实验,对迈克尔逊干涉仪有了更加深刻的认识。
迈克尔逊干涉仪,是1883年美国物理学家迈克尔逊和莫雷合作,为研究“以太”漂移而设计制造出来的精密光学仪器。
它是利用分振幅法产生双光束以实现干涉。
通过调整该干涉仪,可以产生等厚干涉条纹,也可以产生等倾干涉条纹。
主要用于长度和折射率的测量,若观察到干涉条纹移动一条,便是M2的动臂移动量为λ/2,等效于M1与M2之间的空气膜厚度改变λ/2。
在近代物理和近代计量技术中,如在光谱线精细结构的研究和用光波标定标准米尺等实验中都有着重要的应用。
利用该仪器的原理,研制出多种专用干涉仪。
迈克耳逊干涉仪是这个专题实验最主要的试验仪器,此专题包括:1、迈克耳逊干涉仪在钠光灯照射下测量钠双线波长差; 2、白光干涉测量平板玻璃折射率;3、由迈克耳逊干涉仪改装成的法布里——玻罗干涉仪测钠双线波长差。
这三个实验都与波的干涉有关,都是利用干涉原理进行试验的。
迈克尔逊干涉仪的工作原理是干涉条纹是等光程差点的轨迹,因此,要分析某种干涉产生的图样,必求出相干光的光程差位置分布的函数。
若干涉条纹发生移动,一定是场点对应的光程差发生了变化,引起光程差变化的原因,可能是光线长度L发生变化,或是光路中某段介质的折射率n发生了变化,或是薄膜的厚度e发生了变化。
另外钠光灯辐射产生的两条强谱线的波长是不一样的,分别为589.6nm和589.0nm,波长差与中心波长相比甚小。
如果用这种光源照明迈克尔逊干涉仪,所获得的圆形等倾条纹实际上是两种波长分别形成的两套干涉条纹的叠加。
当全反镜M1、M2之间的距离d为某一值时,会恰好出现波1的k1级明条纹恰好与波2的k2级暗条纹重合,这时条纹最模糊,对比度小,为零。
当动镜M1继续移动时,两个条纹会错开,会出现清晰的圆形等倾条纹。
这就是钠光灯产生的干涉现象。
现在根据上述原理对以下实验进行介绍。
迈克尔逊干涉仪实验报告
![迈克尔逊干涉仪实验报告](https://img.taocdn.com/s3/m/71c231f16aec0975f46527d3240c844769eaa0b4.png)
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和工作原理。
2、掌握迈克尔逊干涉仪的调节方法。
3、观察等倾干涉、等厚干涉条纹,并测量激光的波长。
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。
其光路图如下图所示:!迈克尔逊干涉仪光路图(_____)光源 S 发出的光经分光板 G1 分成两束,一束反射到反射镜 M1,另一束透过 G1 到达反射镜 M2。
两束光分别被 M1 和 M2 反射后,又回到分光板 G1。
在 G1 半透半反膜的作用下,两束光会合形成干涉。
当 M1 和 M2 严格垂直时,形成等倾干涉条纹。
此时,干涉条纹是一组同心圆环,圆心位于视场中央。
干涉条纹的级次取决于入射光的倾角,入射角越大,条纹级次越高。
当 M1 和 M2 不严格垂直时,形成等厚干涉条纹。
此时,干涉条纹是一组平行的直条纹,条纹间距取决于 M1 和 M2 之间的夹角以及入射光的波长。
根据光的干涉原理,两束光的光程差为:\(\Delta = 2dcos\theta\)其中,\(d\)为 M1 和 M2 之间的距离,\(\theta\)为入射光与 M1 或 M2 法线的夹角。
当光程差为波长的整数倍时,出现亮条纹;当光程差为半波长的奇数倍时,出现暗条纹。
通过测量干涉条纹的变化,可以计算出光的波长、M1 和 M2 之间的距离等物理量。
三、实验仪器迈克尔逊干涉仪、HeNe 激光器、扩束镜、毛玻璃屏等。
四、实验内容及步骤1、仪器调节调节迈克尔逊干涉仪的底座水平,使干涉仪处于水平状态。
调节粗调手轮,使 M1 和 M2 大致到分光板 G1 距离相等的位置。
用激光束照亮分光板 G1,调节 M1 和 M2 背后的三个螺丝,使反射回来的两束光在屏上重合,形成一个亮点。
2、观察等倾干涉条纹装上扩束镜和毛玻璃屏,使激光束经过扩束后均匀照亮分光板G1。
仔细调节 M1 或 M2 的微调手轮,观察等倾干涉条纹的出现,并调节到条纹清晰、对比度好。
大学物理实验:迈克尔逊干涉仪实验
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迈克尔逊干涉仪实验
实验仪器
迈克尔逊干涉仪 激光器
实验原理
1. 迈克尔逊干涉仪结构原理
点光源S,分光镜G1右表面 镀有半透半反膜,使入射光 分成强度相等的两束。
全反射镜M1和M2: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 。 M1 为 可 动 全 反 射镜,背部有三个粗调螺 丝。
微 动 手 轮 : 每 转 一 圈 读 数 窗 口 内 刻 度 盘 转 动 一 格 , 即 M1 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. 激光波长测试原理及方法
在调出圆形干涉条纹的情况下,转动微调手轮,移动M1, 可以看到条纹由中心向外涌出(或向中心涌入),在条纹开始 涌出(或涌入)时,记下M1的位置d1。再继续移动M1同时开 始计数,当条纹涌出(或涌入)条纹数N时,记下M1的位置d2。 计算出Δd=|d2-d1|,由公式
2d
N
测量激光波长。用逐差法,求三次,取平均。
5. 实验注意事项
光学元件表面严禁触摸,精密仪器操作耐心 细致,反射镜粗到微动螺丝不能出现拧紧拧死现 象,出现不好调节情况及时报告指导教师。
思考题
1 简述本实验所用干涉仪的读数方法。
2 怎样利用干涉条纹的“涌出”和“陷入”来 测定光波的波长?
3 何为定域、非定域干涉?
扩展光源产生定域干涉的条纹形成于空间的特定区域; 点光源产生非定域干涉的球面波在空间处处相干。
观察区E,如E处的两束光满足相干条件,可发生干涉现象。 G2为补偿板,与G1为相同材料相同的厚度,且平行安装。
2. 可动反镜移动及读数
大学物理实验-迈克尔逊干涉仪
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主尺
粗动手轮读数窗口
微动手轮
最后读数为:33.52246mm
(3)沿原先转动方向继续转动微调手轮,记下条 纹中心亮暗每变化25个周期对应的读数d,用逐差 法求激光波长。
注意:计算不确定度时,只计算A类分量(课本 第6页公式3)
注意事项
1、 调节平面镜后的螺丝时,不可太用力,以免螺丝滑扣; 2、 转动微调手轮时,动作要轻,不要碰撞桌面,以免影响
b.置上观察屏,调节M2的水平及垂直拉 簧,使条纹中心在视场中央。
实验现象
2、测氦氖激光的波长
(1)向同方向转动微调手轮,使条纹连续从中央 冒出(或向中央陷入),此时可开始读数;
(2)先记下M1初始读数d0,(导轨侧面主尺读出 整mm数;读数窗读出0.××mm;手轮估读到 0.00×××mm,三者相加)
他人实验; 3、 观察两组激光点时,要准确判断各自的最亮点,调节平
面镜后的螺丝使各自对应的光点重合; 4、 测量过程中,手轮的转动方向要始终一致,以免产生回
程差,影响测量结果。 5、 在数条纹中心亮暗变化周期时,可能会让眼睛产生疲劳,
在读数过程中要让眼睛适当休息,避免数错亮暗变化周 期; 6、 过读在几数第十误一圈差次,。记让录齿M1镜轮的、初精始密位螺置杆前充,分要咬让合微,调以手免轮M1镜预位先置转了解迈克尔逊干涉仪的结构,学习调 节和使用方法。
利用点光源产生的同心圆环干涉条纹 测量单色光的波长。
实验原理
• 实验背景、仪器构造及光路
d
M1
迈
1
M2'
克 尔
逊
干
激光器
S
G1 G2
涉 仪 光
路
2
原
半反射层K
1
大学物理实验04-迈克尔逊干涉仪的调整和使用
![大学物理实验04-迈克尔逊干涉仪的调整和使用](https://img.taocdn.com/s3/m/84ee853691c69ec3d5bbfd0a79563c1ec5dad7d7.png)
大学物理实验04-迈克尔逊干涉仪的调整和使用
迈克尔逊干涉仪是一种常用的光学实验仪器,其通过干涉现象来测量光的波长、折射率等物理量。
本实验主要教授迈克尔逊干涉仪的调整和使用方法。
实验材料与仪器:
1.迈克尔逊干涉仪:由两个半反射镜构成,向一个光源射出的光束在第一个半反射镜处被分裂后,在第二个半反射镜处又会重合,形成干涉图案。
干涉图案中的光条纹可用于测量光的波长、折射率等物理量。
2.光源:为确保光源的稳定性,可使用汞灯等。
3.防抖动支架:避免由于振动等原因造成干涉图案的变化。
4.百分表等调整仪器:用于调整半反射镜的位置。
实验步骤:
1.调整光路
将光源放置在迈克尔逊干涉仪的一端,射出光线。
光线在第一个半反射镜处被分裂成两条光路,其中一条光路正常通过去往另一端的镜子,另一条光线被反射并射向另一面镜子。
调整半反射镜的位置,让通过反射光路的光束与通过传递光路的光束在第二个半反射镜处恰好重合,此时可以看到干涉环图案。
若干涉环未能清晰地出现,可能需要使用防抖动支架保持器仪器稳定。
2.调整反射镜的位置
3.测量光的波长
在已调整完毕的迈克尔逊干涉仪仪器中,测量干涉环的距离,并计算出光的波长。
当光线传递质量发生变化的介质时,由于介质中的折射率不同,光线传播的速度也会发生变化。
通过测量干涉频率偏移量来确定折射率,可以得出介质的物理性质。
迈克尔逊干涉仪的使用开拓了光学实验的广阔领域,通过合理科学地调整光路等参数来实现干涉现象的测定,不仅可以增加其实验结果的精度,还有助于我们更好地了解光的本质和物理规律,为光学研究提供了重要的实验手段。
大学物理仿真实验迈克尔逊干涉仪
![大学物理仿真实验迈克尔逊干涉仪](https://img.taocdn.com/s3/m/cf054bc6b04e852458fb770bf78a6529647d35b8.png)
钠光平均波长: 钠光双线: 钠光平均波长:λ12=589.294nm钠光双线:λs=0.597nm 钠光双线
物理实验教学中心
Northeastern University
思考题
① 由于仪器误差,M2实际移动的长度往往与实测长度 由于仪器误差, 不一致,如果以He Ne激光632.8nm波长值为准 He- 激光632.8nm波长值为准, 不一致,如果以He-Ne激光632.8nm波长值为准,请设 计一个修正微调手轮读数的测量方法, 计一个修正微调手轮读数的测量方法, 写出修正后微 调手轮读数的表达式. 调手轮读数的表达式. ② 用白光光源确定M2镜处于零程差的位置准确,这是 用白光光源确定M 镜处于零程差的位置准确, 为什么? 为什么? ③ 如何用迈克尔逊干涉仪测量材料的微小长度变化? 如何用迈克尔逊干涉仪测量材料的微小长度变化?
Northeastern University
导轨 毫米刻度盘
物理实验教学中心
Northeastern University
迈克尔逊干涉仪的读数系统
粗动手轮读数窗口 主尺
微动手轮
分度值1mm 分度值1mm
分度值10-2mm 分度值10
分度值10 mm, 分度值10-4mm, 可估读至10 可估读至10-5mm
物理实验教学中心
Northeastern University
讲解结束,开始实验!谢谢! 讲解结束,开始实验!谢谢!
东北大学 物理实验教学中心
物理实验教学中心
Northeastern University
延伸实验
干涉法测量固体的线胀系数
将待测金属杆置于可变热源中, 一端固定, 另 将待测金属杆置于可变热源中, 一端固定, 一端与平面镜M 顶牢, 在温度升高、 一端与平面镜M1顶牢, 在温度升高、 金属杆膨 胀过程中, 就会推动M 移动, 胀过程中, 就会推动M1移动, 在观察屏上会发 现有条纹移动, 记下在某个温度区间移动的条纹 现有条纹移动, 就可以计算出其伸长量, 数, 就可以计算出其伸长量, 从而测量出该金 属的线胀系数. 属的线胀系数. 参考实验3.11 干涉法测量固体的线胀系数 参考实验3.11
大学基础物理实验课件 迈克尔逊干涉仪
![大学基础物理实验课件 迈克尔逊干涉仪](https://img.taocdn.com/s3/m/5a89de0fe87101f69e3195d0.png)
E
七、问题讨论与思考
2.实验后思考题
书后1、2、3
八、辅助实验与选做实验
辅助实验:牛顿环干涉测曲率半径
看书自学
选做实验:劈尖干涉测细丝直径
自行设计实验方案
谢谢! 再见!
2d S '1
相对G: S S',M1M'1
S '2
相对M2: S' S'2
相对M'1 : S' S'1 即虚光源S'1、S'2 在空间处 处相干,故称非定域干涉。
E d L S S' R G
M '1 M2 M1
P
点光源非定域干涉
三、实验原理
4.单色点光源的非定域干涉条纹
干涉图样为空间旋转双曲面:
2.零点误差:粗动轮与微动轮零点不匹配
读数轮特点:“微”带“粗”动,“粗”动“ 微”不动 消除方法:先调“微”指零,再将“粗”对齐 刻线
3.空程误差:螺纹间隙误差
消除方法:始终沿一个方向旋转读数轮
七、问题讨论与思考
1.课堂讨论
(1)如何获得点光源和面光源? 激光束由于发散角很小,可近似看作平 行光,经扩束镜扩束后即可视为由焦点处发 出的球面波——点光源。
x
y
2 2
L / 2
x z
2
2
2 2
d ( L / 2)
1
S1 z S2
y
屏垂直于S1和S2连线:圆形干涉条纹 屏平行于S1和S2连线:双曲线形干涉条纹 思考:当屏处于其它方位时,条纹为何形状? 什么条件下能得到直条纹?
三、实验原理
5.点光源等倾干涉条纹
当屏垂直于S1和S2连线时,得等倾干涉 2dcos =kl k=0,1,2,… 主要特点: (1)d、l一定, 角相同的条纹属同级k, 故形成同心圆环 (2)d、l一定, =0 处的条纹级数k0最高 k0=2d/l (3)k、l一定,d减小时 角减小,即干涉 圆环内缩;同理d增大时干涉圆环外扩 (4)d=0时,干涉场内无干涉条纹
大学物理实验报告--迈克尔逊干涉仪实验
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迈克尔逊干涉仪创建人:物理实验室总分:100 得分:一、实验目的与实验仪器共10 分,得分实验目的:1、了解迈克尔逊干涉仪的原理并掌握调节方法。
2、观察等倾干涉,等厚干涉的条纹。
3、测定He —Ne 激光的波长。
实验仪器:1.迈克耳孙干涉仪2.Na光源3.He-Ne激光器4.短焦透镜二、实验原理共15 分,得分1.迈克耳孙干涉仪的结构和原理:迈克耳孙干涉仪的原理图如图1所示,A和B为材料、厚度完全相同的平行板,A的一面镀上半反射膜,、为平面反射镜,是固定的,和精密丝杆相连,使其可前后移动,最小读数为mm,可估计到mm,和后各有几个小螺丝可调节其方位。
图1 迈克耳孙干涉仪的原理图光源S发出的光射向A板而分成(1)、(2)两束光,这两束光又经和反射,分别通过A的两表面射向观察处O,相遇而发生干涉,B作为补偿板的作用是使(1)、(2)两束光的光程差仅由、与A板的距离决定。
由此可见,这种装置使相干的两束光在相遇之前走过的路程相当长,而且其路径是互相垂直的,分的很开,这正是它的主要优点之一。
从O 处向A 处观察,除看到镜外,还可通过A 的半反射膜看到的虚像2’,与镜所引起的干涉,显然与、引起的干涉等效,和形成了空气“薄膜”,因不是实物,故可方便地改变薄膜的厚度(即和的距离),甚至可以使和重叠和相交,在某一镜面前还可根据需要放置其他被研究的物体,这些都为其广泛的应用提供了方便。
三、实验内容和步骤共15 分,得分1、调节He—Ne激光器和迈克尔逊干涉仪的相对位置,使光束分别大致照在M1和M2的中央;调节激光器或干涉仪底座的螺丝,使从M1反射的光点返回激光出射处,此时M1与它的入射光大致垂直。
从M1反射的光点有三点,应使其中最亮的一点返回激光出射处。
2、调节M2后的三个螺丝,使M2反射的光点也返回激光出射处,此时M2也与它的入射光大致垂直,并与M1大致垂直。
在观察屏处观察,两个最亮的光斑应互相重合。
3、在激光器前放一个短焦距透镜,使光束扩大而能大致照亮整个反射镜。
大学物理实验迈克尔逊干涉仪的调整与使用
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实验内容和要求
2. 测钠双线的波长差。
连续记录6次条纹视间度为零的d值,用逐差
法求 d ,计算钠双线的波长差。(已知Biblioteka 05893A)
3. 观察等厚干涉现象 移动M1使圆形条纹变粗、疏,微调M2方位, 观察等厚直线条纹。
实验注意事项
1、保护光学元件的表面。 2、测量时消除螺距差。 3、眼睛不能直视未扩束的激光
实验目的
1、了解迈克尔逊干涉仪的结构和使用方法。 2、观察等倾和等厚干涉现象。 3、学习用迈克尔逊干涉仪测激光的波长和钠
双线的波长差。
仪器结构
迈克尔逊干涉仪的光路
测激光波长
当M1⊥M2时,形成等倾同 心圆形条纹,圆心处有2d=kλ, 改变d,可见圆心条纹涌出或消 失。测出条纹在圆心处涌出或 消失的条纹数N及M1移动的距 离△d,即可求的波长
2d
N
等倾干涉条纹
测钠双线的波长差
M1⊥M2,移动M1,测出相邻两次条纹 视间度为零时M1移动的距离△d, 钠双线的 波长差
2
2d
等厚直线条纹
M1 与 M 2'有一小角度时,产生平行于两镜交棱的等
厚直线条纹
实验内容和要求
1、测He-Ne激光的波长
记录干涉圆条纹涌出或消失50条时对应的d值, 连续记录12次,用逐差法求 d ;计算He-Ne 激光的波长,与理论值比较,计算相对不确定 度。
大学基础物理实验课件迈克尔逊干涉仪
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建议在实验后增加对实验数据的分析和讨论环节,引 导学生深入思考和探讨实验现象背后的物理原理,提
高学生对物理实验的兴趣和探究精神。
THANK YOU
感谢聆听
通过观察和分析实验数据,我 学会了如何运用物理知识和数 学工具解决实际问题,提高了 自己的科学素养。
通过与同学合作完成实验,我 学会了团队协作和沟通交流, 培养了自己的团队合作精神。
对实验的改进建议
建议在实验前增加对迈克尔逊干涉仪的原理和结构的 讲解,以便学生更好地理解实验操作和注意事项。
建议在实验过程中加强对学生的指导和帮助,特别是 在调整干涉仪参数时,确保学生能够正确操作并获得
大学基础物理实验课件迈克尔 逊干涉仪
目
CONTENCT
录
• 迈克尔逊干涉仪简介 • 实验准备与操作 • 实验结果分析 • 实验结论与总结
01
迈克尔逊干涉仪简介
定义与工作原理
定义
迈克尔逊干涉仪是一种利用分束镜将一束光分为两束相干光束, 再通过反射镜反射回来,最后重新交汇产生干涉现象的实验仪器 。
通过比较实验结果与理论预期,验证 迈克尔逊干涉仪的原理和干涉现象。
误差分析
误差来源
分析实验中可能产生的误差来源,如测量误差、仪器误差、环境因素等。
误差传递
根据误差来源,评估其对实验结果的影响,并进行误差传递分析,以得出更准确的实验结论。
04
实验结论与总结
实验结论
迈克尔逊干涉仪能够产生等厚干涉和等倾干涉,验 证了光的波动性和干涉现象。
工作原理
一束光经过分束镜分为两束相干光束,分别沿着不同路径反射回 来后重新交汇,由于光程差的变化,产生干涉现象。
历史与发展
迈克尔逊干涉仪实验报告
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迈克尔逊干涉仪实验报告
自查报告。
实验名称,迈克尔逊干涉仪实验报告。
实验日期,2022年10月15日。
实验地点,XX大学物理实验室。
实验目的,通过迈克尔逊干涉仪观察干涉条纹,验证光的干涉
现象,并测量光的波长。
实验过程,在实验中,我们首先调整迈克尔逊干涉仪的光路,
确保光路稳定且光程差可调。
然后我们使用激光作为光源,通过调
整半反射镜和反射镜的位置,观察干涉条纹的变化。
在观察到清晰
的干涉条纹后,我们利用微调器调整光程差,记录不同光程差下的
干涉条纹情况。
最后,我们利用干涉条纹的间距计算出光的波长。
实验结果,通过实验观察,我们成功观察到了清晰的干涉条纹,并且随着光程差的变化,干涉条纹的间距也发生了变化。
通过测量
干涉条纹的间距,我们计算出激光的波长为632.8nm,与标准值相符合。
实验结论,通过本次实验,我们验证了光的干涉现象,并且成功测量出了激光的波长。
在实验中,我们也发现了迈克尔逊干涉仪的调整对实验结果的影响很大,需要仔细调整光路以获得清晰的干涉条纹。
总的来说,本次实验取得了成功的结果。
存在问题,在实验中,我们发现迈克尔逊干涉仪的调整比较困难,需要耐心和细心。
在未来的实验中,我们需要更加熟练地掌握调整光路的技巧,以提高实验的效率和准确性。
实验人员签名,__________ 日期,__________。
大学物理下-迈克尔逊干涉仪实验报告【全文】
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精选全文完整版可编辑修改大学物理实验报告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。
大学物理实验报告之迈克尔逊干涉仪的调节与使用
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迈克尔逊干涉仪的调节与使用、实验目的1、了解迈克尔逊干涉仪的结构原理并掌握调节方法2、观察等厚干涉、等倾干涉以及白光干涉。
3、测量钠双线的波长差。
二、仪器用品迈克尔逊干涉仪,He-Ne多光束光纤激光器。
三、实验原理1、迈克尔逊干涉仪:迈克耳孙干涉仪是一个分振幅法的双光束干涉仪,其光路如图所示,它由反射镜M、M、分束镜P和补偿板P组1212成。
其中M是一个固定反射镜,反射镜M可以沿光轴前12后移动,它们分别放置在两个相互垂直臂中;分束镜和补偿板与两个反射镜均成45°,且相互平行;分束镜P的一1 个面镀有半透半反膜,它能将入射光等强度地分为两束补偿板是一个与分束镜厚度和折射率完全相同的玻璃板。
迈克耳孙干涉仪的结构如图所示。
镜M、M的背面各有三12个螺丝,调节M、M镜面的倾斜度,M的下端还附有两个121互相垂直的微动拉簧螺丝,用以精确地调整M的倾斜度。
1M镜所在的导轨拖板由精密丝杠带动,可沿导轨前后移动。
2M镜的位置由三个读数尺所读出的数值的和来确定:主尺、2粗调手轮和微调手轮。
1*14-5-2辺应匚孙卜沙腫1...I'劭型昇-川出世柿沖叶轨沖灯樓山氐川比II.T-帧和黑1」;k训“山射袒.M宀-分他出5M船比〔:川1机IWJMfili孜御LXII-训定乖血;is—flldtj PifcqM-jMttljrJ3M,的术T・|;f板蝉狀:IM盛刑P轮I订一MJ勺忙ll忡.Ji端迂如图所示,多光束激光器提供的每条光纤的输出端是一个短焦距凸透镜,经其会聚后的激光束,可以认为是一个很好的点光源S发出的球面光波。
5'为5经皿及6反射后111所成的像,S'为S经G及M反射后所成的像。
S'和S'21221 为两相干光源,发出的球面波在其相遇的空间处处相干,为非定域干涉,在相遇处都能产生干涉条纹。
空间任一点P的干涉明暗由S'和S'到该点的光程差A=r-r决定,2121 其中r和r分别为S'和S'到P点的光程。
大学物理实验-迈克尔孙干涉仪
![大学物理实验-迈克尔孙干涉仪](https://img.taocdn.com/s3/m/6d1df11e4431b90d6c85c712.png)
实验介绍光的干涉现象是光波动说的基础,本实验是关于分振幅干涉的典型例子。
本仪器由迈克尔孙于1880年创制,并在接下来的时间里以此做了检验“以太”是否存在的一系列著名实验,其否定的结果成为了爱因斯坦狭义相对论的重要依据之一。
迈克尔孙干涉仪也具有很多重要的实际应用,如测量微小距离和位移,透明介质的折射率,测定光谱精细结构,检测光学表面等等,此次实验利用迈克尔孙干涉仪测量光源波长。
由于迈克尔孙干涉仪的精巧设计和广泛用途,于1907年获诺贝尔物理学奖。
通过此次实验,可以了解迈克尔孙干涉仪的结构和工作原理,加深对光的等厚、等倾干涉现象,以及对光源的相干长度和时间相干性的理解。
实验原理迈克尔孙干涉仪是利用分振幅的方法产生双光束而实现干涉的,其光路如图所示。
由于分光镜反射面的作用,光自M1和M2的反射相当于自面在M1附近形成的虚像)的反射,即光在迈克尔孙干涉仪中产生的干涉与厚度为d的空气膜产生的干涉等效。
M1∥M2´时形成等倾干涉,此时入射角为i的各光束自M1和M2´反射后相干形成亮条纹的条件是:光程差Δ =2dcosi =kλ⑴式中k为干涉条纹的级次。
入射角i=0时有:2d=kλ⑵调节M1的轴向位置,M1和M2´间的距离d将发生变化,圆心处干涉条纹的级次随之改变,当观察者的目光注视圆心处时将会看到干涉条纹不断“冒出”或“缩进”。
根据⑵式,只要能从迈克尔孙干涉仪上读出始末二态反射镜M1移动的距离Δd并数出在这期间干涉条纹变化(冒出或缩进)的条纹数Δk,就可以计算出光波的波长:λ=2Δd/Δk⑶M1和M2´不完全平行而有一个很小的夹角时形成等厚干涉,此时式⑶近似成立。
严格地讲只有程差Δ=0时,所形成的一条直的干涉条纹才是等厚条纹,不过靠近Δ=0附近的条纹,倾角的影响可略去不计,故也可以看成等厚条纹。
实验仪器此次实验用到的仪器主要有迈克尔孙干涉仪、半导体激光器和扩束镜。
迈克尔孙干涉仪的实体如图。
迈克尔逊干涉仪的使用实验报告
![迈克尔逊干涉仪的使用实验报告](https://img.taocdn.com/s3/m/0857ebed294ac850ad02de80d4d8d15abe23008c.png)
迈克尔逊干涉仪的使用实验报告实验日期,2022年10月15日。
实验地点,XXX大学物理实验室。
实验目的,通过使用迈克尔逊干涉仪,观察干涉条纹的形成以及利用干涉条纹测量光波的波长。
实验仪器,迈克尔逊干涉仪、激光器、准直器、平面镜、分束镜、光电探测器等。
实验步骤及结果:
1. 调试仪器,首先使用准直器将激光器发出的光线调整为平行光,然后将平行光照射到分束镜上,使光线分为两束,经过平面镜反射后再次汇聚在分束镜上,形成干涉。
2. 观察干涉条纹,调整分束镜和平面镜的位置,观察在干涉区域内是否出现清晰的干涉条纹,调整仪器直到获得清晰的条纹。
3. 测量干涉条纹间距,使用光电探测器测量干涉条纹的间距,
根据已知的实验条件计算出光波的波长。
实验结果分析,通过实验观察发现,使用迈克尔逊干涉仪可以
清晰地观察到干涉条纹的形成,并且成功测量了光波的波长。
实验
结果与理论值基本吻合,验证了迈克尔逊干涉仪的有效性。
存在问题及改进措施,在实验过程中,由于仪器调试不够熟练,导致调试时间较长,下次实验需要提前熟悉仪器的使用方法,并加
强调试技巧,以提高实验效率。
总结,通过本次实验,我对迈克尔逊干涉仪的原理和使用方法
有了更深入的了解,并且掌握了干涉条纹的观察和测量技巧。
希望
通过今后的实验实践,能够进一步提高实验技能,为将来的科研工
作打下坚实的基础。
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迈克尔逊干涉测波长的c语言程序我这个程序是处理迈克尔逊干涉测波长数据处理的c语言程序这个程序是我昨天开始编的,今天终于完成了,这个程序我反复验证与修改,其准确性和判断能力有了大的提高!多的我就不说了,大家用了就知道了!
下面是程序代码:
#include <stdio.h>
#include <math.h>
double max(double f)
{
double k,l,g;
k=f;
l=(int)f;
l=k-l;
l=l*10;
g=l;
l=(int)l;
g=g-l;
g=g/10;
if(g>=0.05)
f=f;
else
f=f+0.1;
return f;
}
main()
{
float d0,d1,d2,d3,d4,d5;
float d10,d11,d12,d13,d14,d15;
double m,h,j,e,f,x,n,cd,ab,ef,gh,q;
printf("\t\t\t迈克尔逊干涉测波长的C语言程序\n");
printf("温馨提示:所输数据单位必须为:mm\n");
printf("请依次输入冒出的d0,d1,d2,d3,d4,d5五个数以空格间隔,即输完第一个数,按空格再输第二个数,输完d5请按回车\n");
qw:scanf("%f%f%f%f%f%f",&d0,&d1,&d2,&d3,&d4,&d5) ;
if(d0>0&&d1>0&&d2>0&&d3>0&&d4>0&&d5>0)
{
ab=d0+d1+d2;
cd=d3+d4+d5;
m=cd-ab;
m=m/9;
if(m<0)
printf("冒出与缩进输反了,系统已经进行智能化处理,下面输缩进,也要输成冒出的数据\n");
m=fabs(m);
printf("请依次输入缩进的d10,d11,d12,d13,d14,d15五个数以空格间隔,即输完第一个数,按空格再输第二个数,输完d5请按回车\n");
er:scanf("%f%f%f%f%f%f",&d10,&d11,&d12,&d13,&d14 ,&d15);
if(d10>0&&d11>0&&d12>0&&d13>0&&d14>0&&d15>0) {
gh=d10+d11+d12;
ef=d15+d14+d13;
n=gh-ef;
n=n/9;
if(n<0)
printf("冒出与缩进输反了,系统已经进行智
能化处理,不会影响测量结果\n");
n=fabs(n);
h=(m+n)/2;
j=2*h/50;
j=j*10000;
e=j-6.328;
q=e*100;
f=fabs(e);
f=f/6.328;
f=f*100;
if(j>6.0116&&j<6.6444)
{
printf("Δd1=%fmm\nΔd2=%fmm\nΔd=%fmm\n",m ,n,h);
printf("波长λ=%4.1fe+002nm\n相对误差:e=%4.1f%s\n绝对误差k=%4.1fnm\n",j,f,"%",q);
printf("\n\n测量结果:\n波长λ=(%3.1f ±%3.1f)e+002nm\n\n相对误差e=%4.1f%s\n",j,e,f,"%");
printf("\n注释:e+002表示10的平方");
}
else
printf("所测数据误差太大\n");
}
else
printf("输入有误,请重新输入\n");
goto er;
}
else
printf("输入有误,请重新输入\n");
goto qw;
}
这是我们实验时的数据:单位:mm
下页是我的操作结果:。