迈克尔逊干涉仪实验报告

迈克尔逊干涉仪实验报告

迈克尔逊干涉仪实验报告

一、实验题目：迈克尔逊干涉仪 二、实验目的：

1. 了解迈克尔逊干涉仪的结构、原理和调节方法； 2. 观察等倾干涉、等厚干涉现象；

3. 利用迈克尔逊干涉仪测量He-Ne激光器的波长；

三、实验仪器：

迈克尔逊干涉仪、He-Ne激光器、扩束镜、观察屏、小孔光阑

四、实验原理（原理图、公式推导和文字说明）：

在图M2′是镜子M2经A面反射所成的虚像。调整好的迈克尔逊干涉仪，在标准状态下M1、M2′互相平行，设其间距为d.。用凸透镜会聚后的点光源S是一个很强的单色光源，其光线经M1、M2反射后的光束等效于两个虚光源S1、S2′发出的相干光束，而S1、S2′的间距为M1、M2′的间距的两倍，即2d。虚光源S1、S2′发出的球面波将在它们相遇的空间处处相干，呈现非定域干涉现象，其干涉花纹在空间不同的位置将可能是圆形环纹、椭圆形环纹或弧

形的干涉条纹。通常将观察屏F安放在垂直于S1、S2′的连线方位，屏至S2′的距离为R，屏上干涉花纹为一组同心的圆环，圆心为O。

设S1、S2′至观察屏上一点P的光程差为δ，则

(R2d)2r2R2r2Rr(14(Rdd)/Rr1)22222 （1）

一般情况下Rd，则利用二项式定理并忽略d的高次项，于是有

224(Rdd2)16RdRr222222(Rr)8(Rr) （2）

2dRdr212222R(Rr)Rr22所以

2dcos(1由式(3)可知：

dsin2) （3） R1. 0，此时光程差最大，2d，即圆心所对应的干涉级最高。旋转微调鼓轮使M1移动，若使d增加时，可以看到圆环一个个地从中心冒出，而后往外扩张；若使d减小时，圆环逐渐收缩，最后消失在中心处。每“冒出”(或“消失”)一个圆环，相当于S1、S2′的距离变化了一个波长大小。如若“冒出”(或“消失”)的圆环数目为N，则相应的M1镜将移动Δd，显然：

2d/N （4）

从仪器上读出Δd并数出相应的N，光波波长即能通过式(4)计算出来。 2. 对于较大的d值，光程差δ每改变一个波长所需的的改变量将减小，即两相邻的环纹之间的间隔变小，所以，增大d时，干涉环纹将变密变细。

五、实验步骤

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六、实验数据处理（整理表格、计算过程、结论、误差分析）：

仪510-5mm N=30

d3 48.03021 平面镜位置 d1 48.05109 d2 48.04014 d4 48.01822 d5 48.00849 di/mm 平面镜位置 d6 47.99820 0.05289 d7 47.98761 0.05253 d8 47.97693 0.05228 0.050966 d9 47.96647 0.05175 d10 47.95611 0.05238 di/mm dididi5 d5 2d51506.795107m

标6.328107m(HeNe)

S1.8106m 仪0.00005mm

s22仪/751108m

2(6.7950.1)107m

Er标标100%7.4%

误差分析

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1. 仪器本身震动。 2.条纹有宽带。

3.读数的滚轮上面精确度有限。 4.人眼观察偏差。 5.波长不是单色有宽度。 6.仪器本身零件间空隙。

附：原始数据

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