实验报告 马赫 曾德干涉仪

实验报告马赫曾德干涉仪

实验报告马赫-曾德干涉仪2011-03-17 11:20 P.M.班级08级物理系*班组别

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姓名_Ayjsten_学号1080600*

日期_ 2010.03.02指导教师_ _

【实验题目】马赫-曾德干涉仪

马赫-曾德干涉、针孔滤波器、相干长度。

【实验目的】

1.熟悉所用仪器及光路的调节，观察两束平行光的干涉现象。

2.观察全息台的稳定度。

3.通过实验考察激光的相干长度。

【实验原理】

针孔滤波器

激光从发出，经过各种透镜的反射折射，会产生很多杂散光，如光学元件表面本身不够平整，表面落有灰尘等，而激光的干涉性又好，元件表面的问题导致激光产生大量散射光。针孔滤波器原理图见图?，如图所示，聚光镜汇聚光的同时还产生很多散射光，而这些散射光的光线与没有受到干扰的光束的方向不同，只有没有受到干扰的光束才能通过针孔，从而过滤掉了其他的干扰光。针孔的直径很小，一般约，从针孔后面看，就可以把它当做一个能产生球面波接近理想的光源。这对于光学研究有重要的意义。

全息工作台

基本要求是工作台的稳定性要好。振动的一般来源是地基的震动，所以必须对全息台进行减震处理。专用全气浮工作台是最好的减震台。简单的减震方法可用砂

箱、微塑料、气垫和重的铸铁或花岗岩，并应安装一个隔离罩。记录全息图时，室内不要通风，工作人员不要大声讲话并与工作台保持较远的距离。

如全息记录时，物光和参考光交角为θ，干板中央处的干涉条纹间距为

d=λ/sinθ(λ为激光波长)。如果干板以大于d/2的振幅上下震动，则明暗部分将混乱。所以在记录全息的过程中，工作台的稳定性必须考虑。

马赫-曾德干涉

马赫-曾德干涉是用分振幅法产生双光束以实现干涉的干涉仪。具体光路图见下图?所示。

马赫-曾德干涉中，在分束镜2处汇聚的两路激光一般是存在一个夹角的，调整分束镜2使夹角减小，则白屏上观察到的干涉就更明显。由分束镜分开后的两路光路长度，要求是等长的。若相差超出实验用的激光器的最大相干长度，则不能出现干涉。同样，相差越小，干涉现象就越明显。用这个性质可以粗略地估计实验中使用的激光器发出的激光的最大相干长度。

【实验仪器】

He-Ne激光器、反射镜X3、真空滤波器、准直镜、分束镜X2、白屏、高度尺、擦镜纸、米尺。

观察光学基本元件，通过教材的介绍学习了解各种光学元件的使用方法和工作原理。

1.将所用的光学元件的基本光路摆好。

2.打开He-Ne激光器，观察高度尺上激光亮斑的位置。改变高度尺与反射镜间的距离，若亮斑在尺上的位置发生改变，调节He-Ne激光器和反射镜的角度。重复上述步骤，直到尺上的位置保持不变为止。

3.移走高度尺。在反射镜前适合的位置摆放针孔滤波器。在针孔滤波器后较近的位置放置白板，在反射镜后面摆放尺寸较大的白板。

4.调节针孔滤波器相对于入射激光的位置，使反射镜后面的白屏上的反射激光圆斑处于以反射镜出射的光为圆心的位置处。

5.放上针孔，调节针孔滤波器的三方向调节手轮，找到针孔滤波器后白屏上的亮斑。

6.仔细调节针孔滤波器的三方向手轮，使白屏上的纯净激光的强度最大。

7.调整准直镜的位置，使滤波器到准直镜的长度等于准直镜透镜的焦距，达到准直镜出射平行光的目的。(Analysis_2具体见的说明)

8.大致调整好后面的两个分束镜和反射镜的光路，使两路光在BS2上汇合，并出射在白屏上(在确定光斑是否落在各镜面中心，可用察镜纸轻轻挡在镜面前观察光斑的位置)。

9.固定一路激光，测量记录光路的长度。调整另一路光路，使这路光的长度与刚刚记下的光路长小于3mm。固定光路。

10.将白屏移远(至少2m)，观察白屏上的两个激光斑，若不重合，调节分束镜BS2的控制钮，使两个光斑完美重合。

11.把白屏移回适合观察的位置，细调分束镜BS2的控制钮并观察白屏上的激光干涉现象，直到现象最明显为止。

12.振动地面或大声喊叫，观察全息台的稳定性。

13.调节一路激光的光路长度，直到白屏上的干涉现象完全消失为止，记录此时这路光的光路长度。

14.关闭激光器，收起实验仪器。

【实验数据】

第一条光路长度58.7cm,第二条光路长度58.4cm。两路光路长度差为0.3。改变其中一路光路长度*cm后干涉现象消失。全息台稳定到不可观察所需的时间小于3s。

【实验结果】

1.熟悉了所用仪器及光路的调节，观察了两束平行光的干涉现象。

2.观察了全息台的稳定度。全息台稳定到可观察所需的时间小于3s。

3.通过实验考察激光的相干长度是*cm。

【误差分析】

1.元件误差1。各个光学元件的做工粗细。这是影响本次实验效果的主要因素。

2.元件误差2。各个光学元件的工作温度。

3.元件误差3。光学元件的表面不够干净，导致实验效果不明显

4.原理误差。

Analysis_1实验中用米尺测量两路光的长度这个方法本身就存在很大的误差。首先，人测量时不可能把米尺摆的十分水平，另外，读数时有不能很好地取舍具体位置。这两个问题就可以让读出的值与实际相差最少5mm，所以实验中所得误差小于3mm实际上没有很大价值。总之就是尽量使两路光的长度接近。

5.人为因素。指实验操作上有些问题，导致实验效果不明显。这是影响实验效果的另一主要因素。

【操作总结】

Analysis_1:见【误差分析】的第4条。

Analysis_2调节针孔滤波器是个难点。怎样才能快速地调出出射激光呢?对于针孔片上的针孔位置要搞清，因为针孔片上的针孔由于做工问题，不能保证确实在正中心，这就导致操作人员调节半天却完全没有出射光。可以在光源后观察针孔，找到并记下发亮的光点位置，放在滤波器上后，直接调节激光中心到刚刚记下的位置附近。