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1、迈克耳孙干涉仪的调节和使用【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【实验仪器】迈克耳孙干涉仪、钠光灯、白光光源、透镜、透明薄膜等。【实验原理】干涉光路：点光源产生的非定域光程差计算 光程差=S2A-S1A =L+2d2+R2-L2+R2由于Ld，将上式按级数展开，并略去高阶无穷小项,可得：=2LL2+R2=2cos=k (明纹)k+12 (暗纹) 若中心处（=0）为明条纹，则：1=2d1=k1 若改变光程差，使中心仍为明条
2、纹，则：2=2d2=k2可得：d=d2-d1=122-1=12k2-k1=12k 所以，只要测出干涉仪中M1移动的距离d，并数出相应的吞吐环数k，就可以求出。等倾干涉波长计算=2dNd 增大时条纹从中心向外“涌出”（d=N/2）条纹分布：中心宽，边缘窄，d增大条纹变细测量钠光波长差k11=k22 k1+m1=k2+m+122 k=k1-k2=2d1-2d2=22-11222相邻两次（即k=1）可见度为0时，动镜移动的距离d，则=22d【实验内容与步骤】1. 迈克耳孙干涉仪的调节(1) 利用水平调节螺丝，调干涉仪水平(2) 调整光束与干涉仪的光路大致等高、垂直打开钠光灯电源(需要越热一段时间才能
3、正常发光)，调节钠灯与扩束透镜的位置，使得光可以均匀照射两个反射镜(用白纸做光屏观察)。这一步用目测即可。(3) 用尺子(钢板尺或塑料尺)测量分束板后表面与定镜的距离，旋转粗调手轮移动动镜位置， 使两路光程近似相等(可以相差 1-2mm)。(4) 调节定镜取向使它在分束板中的像（M2）与动镜平行。在透镜和分束板之间放置一个笔尖状的物体，调整定镜背面的螺丝，使两个镜子对笔尖的成像重合。这时一般会在视野中出现很细的干涉条纹(如果没有,可以适当调节动镜的位置后重新调节定镜的取向)。此时两个镜面还不够平行，需要调节定镜背后的调节螺丝，使条纹的间距尽量宽。注意需要交替调节两颗螺丝，直至条纹变成圆条纹。移
4、动眼睛在不同点地方观察圆条纹，一般条纹会有吞吐现象。这说明M2和M1还不够平行（在不同地方厚度有所不同）此时可以调节微调螺丝，一边调节一边移动眼睛观察条纹变化情况，直至条纹没有吞吐。2.测量钠光光源的波长读出动镜 M1 所在的位置，记录动镜的位置读数，然后沿同一方向转动微调手轮，仔细观察屏上的干涉条纹“涌出”或“陷入”的个数，每隔 30 个条纹，记录一次动镜的位置，共记 10 组。用线性拟合或逐差法计算波长及其不确定度。3.测量钠光的双线波长差沿一个方向移动动镜，找出若干个干涉条纹对比度最低(几乎看不出条纹结构)的位置， 计算钠双黄线的波长差。表格如下：（单位均为mm）次数12345M1位置4
5、8.7007048.6917848.6829948.6740348.66510次数678910M1位置48.6562748.6474548.6384248.6294548.61991由等倾干涉公式得，趋势线的斜率为-2,故得钠光波长=-2-0.00029795=5.95910-4mm=595.9nm不确定度uC=2297.9510.99994-110=0.035nm【移动动镜，找出干涉条纹模糊的位置，记录动镜的位置读数，沿一个方向移动动镜，记录下一个干涉条纹模糊的位置，记录动镜的位置，记录若干组。】表格如下：位置48.6825048.9822249.2953049.5699049.842515
6、0.1412250.39121平均位置差0.299720.313080.27460.272610.298710.249990.291741222d=589.322-0.285410-6=0.581nm 其中是按照逐差法处理得，不确定度：A=7.79110-6nm B=5.77310-7nm C=7.812310-6nm 3.误差分析（不包括因读数而造成的偶然误差以及仪器等误差）（1）在调节迈克尔逊干涉仪镜面之间的水平，平行，垂直时均为近似处理，会造成一定误差。（2）手轮转动时会有较大的空乘，而细动手轮转动时的进度很大，所以会造成一定误差。（3）眼睛长时间注视会造成一定程度的眩晕，容易漏掉若干条纹。（4）衍射条纹在特殊的角度还是会随着眼睛的左右移动造成吞吐。（5）由于波长数量级小，故读数或微小测量时的误差不可忽略。【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，说明理由答：不合理。