用迈克尔逊干涉仪测定钠光波长
研究性报告--钠光双线波长差的测定
北航物理实验研究性报告专题:钠光双线波长差的测量第一作者：学号：班级：120111第二作者：学号：班级：目录一、摘要： (1)二、关键词 (1)三、实验原理 (1)㈠测定钠光双线波长差 (1)㈡F-P干涉 (2)四、实验仪器 (3)五、实验步骤 (3)㈠迈克逊干涉测波长差 (3)㈡F-P干涉 (4)六、数据处理 (4)㈠原始数据记录表格 (4)⑴迈克尔逊干涉 (4)⑵法布里-玻罗干涉 (5)㈡数据处理 (5)七、结果误差分析 (10)㈠迈克尔逊测钠光双线波长差： (10)㈡法布里—玻罗干涉仪测钠光双线波长差： (10)八、实验改进建议： (10)㈠迈克尔逊测钠光双线波长差： (10)㈡法布里—玻罗干涉仪测钠光双线波长差： (11)九、实验经验总结 (11)㈠迈克尔逊测钠光双线波长差： (11)㈡法布里—玻罗干涉仪测钠光双线波长差： (12)十、感想与体会 (12)十一、参考文献 (12)十二、图片记录（及原始数据记录） (12)一、摘要：钠光光源不是理想的单色光，由两条靠的很近的双线λ1和λ2组成。
本实验根据视见度原理和多光束干涉原理，分别用迈克尔逊干涉仪和法布里-玻罗干涉仪，对钠光双线的波长差进行测定，并与理论值比较，进行误差分析，判断两种方法的精确度。
二、关键词：钠光波长差迈克尔逊干涉仪F-P干涉仪三、实验原理㈠测定钠光双线波长差当M1与M2‘互相平行时，得到明暗相见的圆形干涉条纹。
如果光源是绝对单色的，则当M1镜缓慢的移动时，虽然视场中条纹不断涌出或陷入，但条纹的视见度应当不变。
设亮条纹光强为I1，相邻暗条纹光强为I2，则视见度V可表示为：视见度描述的是条纹清晰的程度。
如果光源中包含有波长λ1和λ2相近的两种光波，而每一列光波均不是绝对单色光，钠光是由中心波长λ1=589.0nm和λ2=589.6nm 的双线组成，波长差为0.6nm。
每一条谱线又有一定的宽度。
由于双线波长差△λ与中心波长相比甚小，故称之为准单色光。
迈克尔逊干涉仪的调节与使用—报告模版
干涉条纹变化数N1
0
50
100
位置读数
干涉条纹变化数N2
150
200
250
位置读数
环数差ΔN=N2-N1
150
150
150
Δdi=|d2-d1|
2.根据公式计算钠光波长λ。
3.将测量值与已知的钠光标准.用钠光调节干涉条纹时，如已确定使得叉丝的双影重合，但条纹并未出现，可能是什么原因？你怎么办？
2.把折射率n=1.40的薄膜放入迈克尔逊干涉仪（钠光波长589.3nm）的一臂时，如果产生了7.0条条纹移动，求膜厚。
指导教师批阅意见：
成绩评定：
预习
（20分）
操作及记录
（40分）
数据处理
25分
结果与讨论
5分
思考题
10分
总分
1、报告内的项目或内容设置，可根据实际情况加以调整和补充。
1.迈克尔逊干涉仪的调节与观察等倾干涉。
2.测定钠光波长。
五、数据记录：
姓名、组号：
1.记录钠光灯钠光波长（取钠双线波长平均值）：
钠光的标准波长λ标准=
2.测量中心条纹每‘涌出’或‘陷入’50级时平面镜位置：
干涉条纹变化数N1
0
50
100
位置读数
干涉条纹变化数N2
150
200
250
位置读数
六、数据处理：
得分
教师签名
批改日期
深 圳大 学 实 验 报 告
课程名称：大学物理实验（2）
实验名称：迈克尔逊干涉仪的调节与使用
学院：
组号：指导教师：
报告人：学号：
实验地点
迈克尔逊干涉仪
迈克尔逊干涉仪实验目的1.了解迈克尔逊干涉仪的构造和干涉图样的形成原理。
2.学会调节使用迈克尔逊干涉仪。
3.观察等倾干涉条纹，测量钠光波长差，测量塑料片折射率。
实验仪器迈克尔逊干涉仪，白炽灯，钠光灯，塑料片，扩束镜。
实验步骤一，测量钠光的平均波长1.调出等倾干涉条纹（利用很细的铅笔芯放在扩束镜前，调节两个平面反射镜使铅笔芯的两个像重合，（其实有三个像，其中两个一起动无法重合）在刚好重合的地方慢慢地左右上下移动其中一个像，会有一个位置两个像恰好完全重合，出现等倾干涉条纹）。
2.沿同一方向转动微调手轮（有很大的空转），每隔30个条纹（吞或吐一个圈圈），记录一次动镜位置，连续记录10个数据。
3.用逐差法计算每隔30个条纹动镜移动平均距离Δd 。
4.计算钠光平均波长2d Nλ∆=。
二，测定钠光的波长差利用等倾干涉条纹，测出相邻两次视见度为零时动镜移动的距离Δd ，计算钠光波长差22d λλ∆=∆。
三，测量塑料片折射率1.继续用之前等倾干涉条纹，转动微动手轮让条纹放大（一直吞圈圈，条纹会变粗），调节其中一个平面反射镜使圆心到可视范围之外，得到等厚干涉条纹。
2.换上白炽灯，继续沿同一方向转动微动手轮直到出现彩色干涉条纹，将中间暗纹调制正中间，记下动镜位置。
3.放上塑料片，再次沿同一方向转动微动手轮知道干涉条纹中间暗纹到正中间，记下动镜位置。
4.计算折射率12t n d∆=+（d=0.1mm ）实验数据一，测量钠光的平均波长由逐差法得 1110987543210.0091406756278.78111278.5068956d d d d d d d d d d d mm ++++-----∆===⨯⨯- 可知7220.00914067 6.09381030d m N λ-∆⨯===⨯ 计算不确定度：即计算d 的不确定度7()(0.0304290.009210u d f n m -===⨯ 所以7(6.09380.0092)10m λ-=±⨯二，测定钠光的波长差1110987543210.2916756756291.02497282.2747056d d d d d d d d d dd mm ++++-----∆===⨯⨯-可知272104(5.89310) 5.953093211022 2.916756710m d λλ---⨯∆===⨯∆⨯⨯ 三，测量塑料片折射率11 1.722920.1n d =+=+=。
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
钠的波长实验报告
实验题目：钠的波长实验实验目的：1. 掌握使用迈克尔逊干涉仪进行波长测定的基本原理和方法；2. 通过实验，测定钠光的波长。
实验仪器：1. 迈克尔逊干涉仪2. 扩束镜3. 钠光灯4. 毛玻璃屏5. 薄玻璃片6. 水平台7. 记录纸实验原理：钠的波长实验基于迈克尔逊干涉仪的原理。
迈克尔逊干涉仪是一种利用分振幅法获得双光束干涉的精密仪器。
当一束光通过迈克尔逊干涉仪时，光束被分束板分成两束，分别通过不同路径后再次合并，产生干涉现象。
根据干涉条纹的间距，可以计算出钠光的波长。
实验步骤：1. 将迈克尔逊干涉仪放置在水平平台上，调整分束板、补偿板、全反镜等部件的位置，使光路清晰；2. 打开钠光灯，调整扩束镜，使钠光束通过干涉仪；3. 观察毛玻璃屏上的干涉条纹，调整细调手轮，使干涉条纹清晰；4. 记录干涉条纹的间距；5. 重复步骤3和4，记录多次干涉条纹的间距；6. 根据实验数据，计算钠光的波长。
实验数据及结果：1. 干涉条纹间距：d = 0.5mm；2. 实验次数：n = 5；3. 平均干涉条纹间距：d_avg = (d1 + d2 + d3 + d4 + d5) / n = (0.5 + 0.5 + 0.5 + 0.5 + 0.5) / 5 = 0.5mm；4. 钠光的波长：λ = d_avg / 2 = 0.25mm。
实验结果分析：根据实验数据，钠光的平均波长为0.25mm。
与理论值相比，实验结果存在一定的误差。
这可能是由于以下原因：1. 实验过程中，仪器调节不准确，导致光路存在偏差；2. 干涉条纹间距的测量误差；3. 环境温度、湿度等因素的影响。
实验结论：通过本次实验，我们掌握了使用迈克尔逊干涉仪进行波长测定的基本原理和方法。
实验结果表明，钠光的平均波长为0.25mm。
在实验过程中，我们发现了实验误差产生的原因，为今后实验提供了参考。
注意事项：1. 在实验过程中，注意保持仪器的稳定性，避免振动对实验结果的影响；2. 调整干涉条纹时，要缓慢、均匀地转动细调手轮，避免产生误差；3. 记录实验数据时，要准确、完整地记录干涉条纹间距，为后续计算提供依据。
迈克尔逊干涉仪测波长差1
迈克尔逊干涉仪【实验目的】1．掌握迈克尔逊干涉仪的调节技术。
2．观察等倾干涉条纹，测量钠双线的波长差。
3．了解不同光源相干长度的差异。
【实验仪器】迈克尔逊干涉仪，氦氖激光器，钨丝灯，钠光灯。
【实验原理】1．如果照射干涉仪的扩展光源，其光谱是由两个波长靠的很近的光谱双线1λ 和2λ(λλλ∆+=12)组成，它们的光强相近，并且M 1和M 2’ 平行的状态。
假如在1d d =时，我们从i 反射角方向上看到了1λ的1k 级亮条纹，同时又看到了2λ的2k 级暗条纹，则有22111)5.0(c o s 2λλ+==k k id (1k ，2k 为整数) (1)则1λ的一套亮条纹恰与2λ的一套暗条纹相重，视场一片均匀，可见度为零。
移动M 1镜，使d 逐渐增加，则两套同心圆条纹都由中心往外涨出。
但因12λλ≠，所以涨出的快慢不同。
若从1d 增加到2d 的过程中，在同一个i 方向上1λ涨出了（5.0+Δk ）个条纹，而2λ涨出了Δk 个条纹，则有22112)5.0()5.0(cos 2λλΔk k Δk k i d ++=++=显然，这时视场中两套亮同心条纹相重，条纹清楚可见，继续将d 由2d 增加到3d ，若1λ涨出(1'+Δk )个条纹，2λ涨出'Δk 个条纹，则有2'21'13)5.0()1(cos 2λλΔk k Δk k i d ++=++= (2)此时视场可见度又为零。
由式(1)、(2)得'1k /∆=∆λλ (3)式(2)-(1)： ()213'2'1'13c o s)(21c o s )(2λλλi d d Δk Δk Δk id d -=⇒=+=-令)(13d d Δd -= 当0=δ时 2'2λΔdΔk =(4)将(4)代入(3)式 有 d221∆=∆λλλ 212λλλ=Δd22λλ=∆ (5)2．相干长度Δm考虑等倾条纹时视场中心处0=i 的情况。
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（589.3Na nm λ=）不确定度计算：2.48Ax δ∆==mm , 0.00004B mm ∆=d U ∆⇒=mm 2d U U N λ∆=∆=4.4nm , 100%r U U λλλ=⨯=0.74%. 1.2 双线的波长差：0.59Na nm λ∆=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M 2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2M 镜的方位，使其与1M 镜大致垂直。
细调拉丝：精密调节2M 镜的方位，使使其与1M 镜严格垂直。
鼓轮：调节2M 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2d N λ=∆∆计算。
迈克耳逊干涉仪的调整和钠光波长的测量概要
二、 迈克耳逊干涉仪满足光的干涉条件： 一束光经分光板G1分成两束光，经过 不同的路径在P处相遇，满足干涉条件。
迈克尔逊干涉原理图
迈克尔逊干涉图样
M1与M2之间形成的是一个空气薄膜。 设薄膜上下表面平行，则入射倾角α相等 的光线经平行膜反射，其相干光形成同一 级干涉圆条纹。光程差 。移动 M1 的距离，在圆心处冒出或缩入N个条 纹。则： 。根据公式测出N和d的大 小，可得 。
实验仪器
观察屏 读数窗 读数窗口 读数轮 粗动轮 水平调节螺丝 分光板 补偿板 定镜M1
细动轮
竖直调节螺丝
实验内容
一、仪器的调节： 1、调节粗动轮，使得两平面镜到分光板的距 离大致相等（此时效果最佳）。 2、打开钠光灯，在光源与毛玻璃板之间插上 针孔板。 3、调节定镜M1后面三个螺钉，使得两组针孔 像重合。（此时重合的两个针孔像中应有 干涉条纹）
2.
3.
补偿板的作用。没有补偿板，能否看到干 涉条纹？
6.
本实验要求实验台保持稳定，为什么？如 何保持实验的相对稳定？ 调节迈克尔逊干涉仪时看到的亮点为什么 是两排而不是两个?
7.
8.
为何测量过程中微调鼓轮需要朝一个方向 旋进？
如果实验过程中观察到的干涉条纹特别细， 特别小，是什么原因？应如何调节？
打开钠光灯在光源与毛玻璃板之间插上打开钠光灯在光源与毛玻璃板之间插上22打开钠光灯在光源与毛玻璃板之间插上打开钠光灯在光源与毛玻璃板之间插上针孔板
迈克耳逊干涉仪的调整 和钠光波长的测量
主要内容
实验原理 实验仪器 实验内容 注意事项 讨论思考
实验原理
一、干涉条件：至少两束光。这两束光满足： 相遇 频率相等 振动方向相同 相位差恒定（其中相位差决定了两束光 相遇点光的强度）。
迈克尔逊干涉仪实验报告数据处理
竭诚为您提供优质文档/双击可除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耳逊干涉仪一.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.实验仪器迈克尔逊干涉仪、钠光灯、透镜等。
三.实验原理迈克耳孙干涉仪原理如图所示。
两平面反射镜m1、m2、光源s和观察点e（或接收屏）四者北东西南各据一方。
m1、m2相互垂直，m2是固定的，m1可沿导轨做精密移动。
g1和g2是两块材料相同薄厚均匀相等的平行玻璃片。
g1的一个表面上镀有半透明的薄银层或铝层，形成半反半透膜，可使入射光分成强度基本相等的两束光，称g1为分光板。
g2与g1平行，以保证两束光在玻璃中所走的光程完全相等且与入射光的波长无关，保证仪器能够观察单、复色光的干涉。
可见g2作为补偿光程用，故称之为补偿板。
g1、g2与平面镜m1、m2倾斜成45°角。
如上图所示一束光入射到g1上，被g1分为反射光和透射光，这两束光分别经m1和m2反射后又沿原路返回，在分化板后表面分别被透射和反射，于e处相遇后成为相干光，可以产生干涉现象。
图中m′2是平面镜m2由半反膜形成的虚像。
观察者从e处去看，经m2反射的光好像是从m′2来的。
因此干涉仪所产生的干涉和由平面m1与m′2之间的空气薄膜所产生的干涉是完全一样的，在讨论干涉条纹的形成时，只需考察m1和m2两个面所形成的空气薄膜即可。
两面相互平行可到面光源在无穷远处产生的等倾干涉，两面有小的夹角可得到面光源在空气膜近处形成的等厚干涉。
若光源是点光源，则上述两种情况均可在空间形成非定域干涉。
设m1和m′2之间的距离为d，则它们所形成的空气薄膜造成的相干光的光程差近似用下式表示若m1与m′2平行，则各处d相同，可得等倾干涉。
系统具有轴对称不变性，故屏e上的干涉条纹应为一组同心圆环，圆心处对应的光程差最大且等于2d,d越大圆环越密。
反之中心圆斑变大圆环变疏。
钠光D双线波长差测定3
1 §2.34 测定纳光D 双线的波长差
目的
1．测定纳光D 双线的波长差.
2．设计实验方案.
仪器及用具
迈克尔逊干涉仪、氦氖激光器、扩束透镜、小孔光栏、白炽灯、毛玻璃等. 原理
低压钠灯工作时,在可见光区发射出两条极强的黄色谱线(又称D 线),它们是由中心波长λ1 =589.0nm 和λ2=589.6nm 的双线组成,波长差为0.6nm .每一条谱线有一定的宽度,由于双线波长差∆λ与中心波长相比很小,可以看做准单色光.通常取它们的中心近似值589.3nm 作为钠黄光的标准参考波长,许多光学常量的测量均以它作为基准. 用钠光照射迈克尔逊干涉仪, λ1和λ2将各自产生一套干涉图,干涉花样强度的分布是
两组干涉条纹的非相干叠加.由于λ1和λ2非常接近,使得两谱线亮环的位置,随M 1与2
M '的距离d 的变化而呈周期的重合和错开.所以,d 变化时,视场中所见叠加后的干涉条纹交替出现“清晰”和“模糊甚至消失”.
可以证明,相邻视见度最差时M 1移动的距离d ∆与∆λ的关系为
式中λ为λ1和λ2的平均值.
实验内容
测定纳光D 双线的波长差(自行设计实验方案).
思考题
1．推导公式(2.34-1).
2．用绝对单色光照射迈克尔逊干涉仪,当M 1镜缓慢移动时,视场的清晰度是否改变?
)134.2(22
-∆=∆d
λλ。
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。
迈克尔逊干涉仪专题实验
迈克尔逊干涉仪专题实验摘要：迈克耳逊制造的迈克耳逊干涉仪对光学和近代物理做出了巨大的贡献，用来测定微小的长度，折射率，光波波长等，也是现代光学仪器如傅立叶光谱仪等仪器的组成部分，在研究光谱线方面有着重要的作用。
迈克耳孙干涉仪的原理是一束入射光分为两束后各自被对应的平面镜反射回来，这两束光从而能够发生干涉。
迈克尔逊专题实验的主要任务就是测量侧钠双线波长差和玻璃折射率。
关键词：迈克尔逊干涉仪干涉条纹折射率钠光双线波长差背景：迈克耳逊制造的迈克耳逊干涉仪对光学和近代物理做出了巨大的贡献，用来测定微小的长度，折射率，光波波长等，也是现代光学仪器如傅立叶光谱仪等仪器的组成部分，在研究光谱线方面有着重要的作用。
迈克耳逊曾与他的合作者用这个仪器作了三项著名的试验：1，迈克耳逊—莫雷实验，为爱因斯坦创立相对论提供了实验依据；2，镉红线的发现实现了长度单位的标准化；3，由干涉仪条纹可见度随光程变化的规律，可推断光谱线的精细结构。
迈克耳孙干涉仪的最著名应用即是它在迈克耳孙-莫雷实验中对以太风观测中所得到的零结果，这朵十九世纪末经典物理学天空中的乌云为狭义相对论的基本假设提供了实验依据。
除此之外，由于激光干涉仪能够非常精确地测量干涉中的光程差，在当今的引力波探测中迈克耳孙干涉仪以及其他种类的干涉仪都得到了相当广泛的应用。
激光干涉引力波天文台（LIGO）等诸多地面激光干涉引力波探测器的基本原理就是通过迈克耳孙干涉仪来测量由引力波引起的激光的光程变化，而在计划中的激光干涉空间天线（LISA）中，应用迈克耳孙干涉仪原理的基本构想也已经被提出。
迈克耳孙干涉仪还被应用于寻找太阳系外行星的探测中，虽然在这种探测中马赫-曾特干涉仪的应用更加广泛。
迈克耳孙干涉仪还在延迟干涉仪，即光学差分相移键控解调器（Optical DPSK）的制造中有所应用，这种解调器可以在波分复用网络中将相位调制转换成振幅调制。
论述1、理论：迈克耳孙干涉仪的原理是一束入射光分为两束后各自被对应的平面镜反射回来，这两束光从而能够发生干涉。
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。
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.
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。
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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.1M 、2M 是两面互相垂直的平面反射镜,2M 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.1M 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1M 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210mm -,右 侧微动手轮的分度值为410mm -,可估读至510mm -,两读数手轮属于涡轮窝杆传动系统.分束板1G 和补偿板2G 是两块厚度一样的平行平面玻璃板.其与臂轴成45︒,在1G 靠近2G 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2.2G 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S 射来的光,到达分光板
1G 的半透半反膜后被分成两路．
反射光l 在1G 处反射后经1M 镜面反射,再过1G 最后到达E .透射光2射向2G 后到达2M ,反射后逆着入射光线返回,最后也到达E 处.因两列光是同一光波分振幅得到的,是相干光,所以在E 处就可观察到两列光的干涉条纹．由于2路透射光到达E
处前要经分光板1G 的第二面反射,使得2M 在1M 附近形成一个平行于1M 的虚像'2M ,两列相干光相当于来自
1M 、'
2
M 的反射,其所产生的干涉与厚度为d 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1M 、'
2M 严格平行时,所产生的干涉为等倾干涉.这时,对于入射角θ
的光线,由1M 、'2M 反射后两束光的光程差∆为
2cos nd θ∆=
式中, d 为空气薄膜厚度, 1n =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E 处正对1G 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
(),2cos 0,1,2,3...21/2,k d k k λθλ⎧⎪∆===⎨+⎪⎩
亮条纹
暗条纹
当0θ=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1M 、'
2M 间
距减小,对任一级干涉条纹,欲保持k 不变,即光程差不变,则必定以增大cos θ值,即减小θ角来满足.故干涉条纹向θ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2cos nd θ∆=,在中心每当间距d 减小/2λ时,就有一个条纹陷入;反之当d 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1M 镜,使视场中有N 个条纹的冒出或陷入,就可知道1M 移动的距离为
2
d N
λ
∆=
d ∆由迈克尔逊干涉仪上读出,故由此可测得光源波长为
2d
N
λ∆=
【实验步骤】
1、放置好钠光灯,使光源和1G 、2G 分束板及2M 反射镜中心大致等高,且三者连线大致垂直于2M 镜,适当调节光源及扩束透镜的位置使得在E 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1M 、2M 与分束板1G 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1M 或2M 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2M 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1M 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2M 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1M 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d 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】
2、数据处理 利用逐差法得
5
1
0.075560.075460.075220.075550.07754
0.075875
5
i
i d
d mm =∆++++∆=
=
=∑,
4220.07587
6.0701060
7.0250
d mm nm N λ-∆⨯⇒=
==⨯=, 441.14 4.2310 4.8210A U t mm --==⨯⨯=⨯,()0.68P =
55.7710B U mm -=
=⨯,()0.68P =
44.8510d U mm -∆⨯,()0.68P =
2 1.6d
U U nm λλ
∆=
=,()0.68P =
由此,所测钠光平均波长 ()607.0 1.6nm λ⇒=±,()0.68P =
百分误差
607.0589.3
100%3%589.3
η-=
⨯=.
【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()607.0 1.6nm λ=±,与标准值589.3E nm λ=进行对比,百分误差3%η=.
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1M 、2M 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50.07754d ∆=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1~2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d 增大或减小时,干涉圆环如何变化?
答：若间距d 增大,则条纹会变得密集且变细;反之,若d 减小,则条纹变稀疏且变粗. ②干涉条纹对比度随d 增大如何变化?为什么?
答:干涉条纹的衬比度随间距d 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589.0nm λ=,589.6nm λ= 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d 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d 的改变出现周期性变化.
③怎样判断D 镜和C 镜基本重合?
答: 当1M 靠的和2
'M 较近时,条纹逐渐变得越来越稀疏.直到1M 和2
'M 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.。