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1、迈克尔逊干涉仪的调节和使用一、实验目的1. 了解迈克耳孙干涉仪的结构和干涉条纹形成的原理2. 掌握迈克耳孙干涉仪的调节方法3. 掌握利用迈克耳孙干涉仪测量钠光的波长及其波长差的方法4. 学习获得白光干涉的方法和步骤，并会测量透明介质的折射率二、迈克尔逊干涉仪的结构与干涉条纹的形成原理1 迈克尔逊干涉仪的光路图图一 迈克尔逊干涉仪光路图中光线从S发出，经过A分光板分为两束，其中反射的一束射到M1之后再度返回射至分光板，此时光线再度分为两束，反射光原路返回而透射光射到图一中o点，同时也是成像位置。透射的光线则经过B到达反射镜M2，再度反射到达A，其中的反射光也到达刚才的o点位置，两束光除相位之外的
2、其他性质均相同（主要原因是频率与振幅相同），产生干涉。B为补偿板，主要目的是便于计算光程差。上述B板已经根据第一次的反射光两次经过分光板的光程对透射光光程进行了调整，所以两光线之间的光程差只在于从分光板到反射镜Mi(i=1, 2)的距离之差。所以通过反射镜的位置调整即可实现对光程的调整。2 迈克尔逊干涉仪的具体结构图二 迈克尔逊干涉仪的具体结构实验用迈克尔逊干涉仪通过调节接受第一次的反射光的反射镜来进行不同光的光路调节，在粗调手轮之外有微调手轮，可以进行动镜位置的调节，光源正对定镜入射。在正式实验之前，需要对定镜以及动镜的取向进行一定的调整。三、仪器的调节方法1 凸透镜的调节调节凸透镜使得视野
3、之中充满光亮的情况，用光屏在两处反射镜确定光的范围，调节凸透镜直到反射镜被充分照亮。2 干涉仪的调整首先调节水平调节螺钉，确定干涉仪水平放置。调节外光路，使得光完全照亮半透半反镜和反射镜，而且两个光路大致等光程（光程从半透半反镜的后表面银膜量起，调节光程使用粗调手轮。）。然后在凸透镜与反射镜之间的位置放置笔尖。调节动镜与定镜的调节螺钉使得多重影子重叠（先调节水平方向重叠，然后进行竖直方向的调整）。3 实验中遇到的问题及其解决（1）干涉条纹始终不稳定，随人眼的左右移动吞吐首先确定人眼左右移动时吞吐条纹的方式，以此确定平面反射镜与另一个反射镜之间的不平行程度，并以此调节定镜的螺钉。最后使得调节之后
4、的结果随人眼移动不发生吞吐现象。除此之外，可以调节粗调手轮（动镜光程），更易调节得到稳定清晰的条纹。（2）干涉条纹在视野中不存在中心如果干涉条纹在视野中不存在中心，可以观察干涉条纹弯曲方向确定理论中心位置。并以此确定两平面镜与平行位置之间的差距，进行有目的的调整。四、数据处理1 测量钠光波长条纹个数03060刻度(mm)48.55548.5639548.57259012015018048.5812548.5899148.5988248.6077821024027030048.6166548.6254548.6332548.6492533048.65165根据实验数据作出图1图1根据等倾干涉公式
5、，最后得到的直线斜率为2，当前斜率为299.1nm。所以根据实验数据测算出的钠光波长为598.2nm。不确定度为uc=2299.110.9970-111=0.164nm2 测量钠光波长差模糊次数123模糊时刻度(mm)48.05547.76747.473456747.18246.89646.60646.313根据模糊次数与模糊时刻度的关系作出拟合出图2，图像斜率与钠光波长差之间的关系为= 22图2所以得到的波长差为=589.322-0.290110-6=0.598nm五 复习思考题有人认为分束板厚度引起的光程差可以通过移动动镜进行补偿，因此补偿板并没有存在的必要。你认为这种观点是否合理，说明理由。