6- 迈克尔逊干涉仪实验报告

HARBINENGINEERINGUNIVERSITY物理实验报告实验题目：迈克尔逊干涉仪姓名：物理实验教学中心-1-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-2-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)1/)(41()2(222222222rRdRdrRrRrdR（1）一般情况下dR，则利用二项式定理并忽略d的高次项，于是有)(12)(816)(2)(4222222222222222rRRdrrRdRrRdRrRdRdrR（2）所以)sin1(cos22Rdd（3）由式(3)可知：1.0，此时光程差最大，d2，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：Nd/2（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。-3-五、实验数据处理（整理表格、计算过程、结论）：mm105-5仪单位：mm次数d0d50d100d150d200mm35.0021735.0195635.0356535.0520035.06849次数d250d300d350d400d450mm35.0841935.0998035.1156535.1297535.14620250d0.082020.080240.080000.077750.07771250d0.07954m10363.625027250d)NeHe(m10328.67标m108.16Smm00005.0仪m101125/2822仪sm10)1.04.6(70.55%%100标标rE六、总结及可能性应用（误差分析、收获、体会及本实验的应用）：实验数据基本达到要求。