1、實驗目的: 1）學會使用邁克爾遜干涉儀2）觀察等傾、等厚和非定域干涉現象3）測量氫式激光的波長和鈉光雙線的波長差。實驗儀器：氮式激光光源、鈉光燈、邁克爾遜干涉儀、毛玻璃屏1:邁克爾遜干涉儀的原理:實驗原理:邁克爾遜干涉儀的光路圖如圖所示，光源 S出 發的光經過稱45。放置的背面鍍銀的半透玻璃板P被分成互相垂直的強度幾乎相等的兩束光， 光 路1通過Mi鏡反射并再次通過P照射在觀察平 面E上，光路2通過厚度、折射率與Pi相同的玻 璃板P2后由M2鏡反射再次通過P2并由P背面的 反射層反射照射在觀察平面 E上。圖中平行于Mi的M2是M2經P反射所成的虛像，即P到M2與P到M2的光程距離相等，故從 &

2、quot;到M2的光路可用P到M2等價替代。這樣可以認為Mi與M2之間形成了一個空氣間隙，這個空氣間隙的厚度 可以通過移動Mi完成，空氣間隙的夾角可以通過改變 Mi鏡或M2鏡的角度實現。當Mi與M2平行時可以在觀察平面 E處觀察到等傾干涉現象，當 Mi與M2有一 定的夾角時可以在觀察平面E處觀察到等厚干涉現象。2:激光器激光波長測量原理:由等傾干涉條紋的特點，當9 =0時的光程差6最大，即圓心所對應的 干涉級別最高。轉動手輪移動 M1 ,當d增加時，相當 于增大了和k相應的8角，可以看到圓 環一個個從中心“冒出”；若d減小時，圓環逐漸 縮 小，最后“淹沒”在中心處。 每“冒”出或“縮”進一個干

3、涉環，相應的光程 差改變了一個波長，也就是 M與M '之間距離 變化了半個波長。 若將M? 一.一 與M 之間距離改變了Ad時，觀祭到N個干涉環變化，則d=N 由此可 測單色光的波長。3:鈉光雙線波長差的測定：在使用邁克爾遜干涉儀觀察低壓鈉黃燈雙線的等傾干涉條紋時，可以看到 隨著動鏡Mi的移動，條紋本身出現了由清晰到模糊再到清晰的周期性變化，即 反襯度從最大到最小再到最大的周期性變化， 利用這一特性，可測量鈉光雙線波 長差，對于等傾干涉而言，波長差的計算公式為：、用工?實驗內容與數據處理：（1）觀察非定域干涉條紋1）通過粗調手輪打開激光光源，調節激光器使其光束大致垂直于平面反光鏡M2入

4、射，取掉投影屏E,可以看到兩排激光點2）粗調手輪移動Mi鏡的位置，使得通過分光板分開的兩路光光程大致相等3）調節Mi、M2鏡后面的兩個旋鈕，使兩排激光點重合為一排，并使兩個最亮的光點重合在一起。此時再放上投影屏 E,就可以看到干涉條紋。4）仔細調節Mi、M2鏡后面的兩個旋鈕，使 Mi與M2平行，這時在屏上可 以看到同心圓條紋，這些條紋為非定域條紋。5）轉動微調手輪，觀察干涉條紋的形狀、疏密及中心“吞”、“吐”條紋隨光 程差改變的變化情況。（2）測量He-Ne激光波長1）調整儀器的測量零點2）向同一個方向緩旋動微調手輪，當觀察到條紋顯著的涌出或縮進時，開 始記錄此時Mi鏡的位置moo持續沿同一方

5、向旋動微調手輪，條紋中心每“吞” 或“吐” 100條條紋記一次h值，連續記錄十次，并將數據記錄在相應表格中， 并計算出激光波長 及其誤差（3）鈉光雙線波長差的測定1）將光源換為鈉燈，在鈉光燈與P之間放置一塊磨砂玻璃，并將投影屏 E 取下，通過分光板A直接觀察干涉條紋。2）緩慢旋動微調手輪，觀察鈉燈產生的干涉條紋的吞吐。3）繼續緩慢旋動微調手輪移動 Mi鏡，觀察到條紋的反襯度周期變化，記 錄條紋從不可見到下個不可見時 M2的位置d值，連續記錄六次，講數據記錄在 相應表格中，利用最小二乘法求出d,計算鈉光雙線的波長差及其誤差。數據處理 由最小二乘法可得到A ? =0.03295mm計算可得到波長？

6、=659nm 誤差為:|632.8 - 659.0 Xi。% = 4.14%1632.81由最小二乘法可得到a 2=?0.28340mm計算可得到波長差=0.6121nm誤差為:0. 5967 - 0.61210.5967X100% = 2.58%實驗分析討論與結論：本實驗以邁克爾遜干涉儀為主要工具，觀察了激光的等傾干涉和等厚干涉，并根據等傾干涉的特點，利用相關的公式測出了He-Ne激光的波長以及鈉光雙線的波長差，由于儀器精度的影響，實驗存在一定的誤差，但在正常范圍內，精度較高；在試驗處理的時候如果不采用最小二乘法也可采用取平均值的方法，在一定程度上減小偶然誤差的影響。1:在計量圖像“吞”下條紋時所移動的距離存在一定的誤差，所以實驗中一定 要小心謹慎，細盤的轉動要慢；對反襯度的判斷也不足夠精確。2:大小鼓輪空轉也會引起誤差，所以每次測量必須沿同一方向旋轉，不得中途 倒退。3:試驗中的鏡面只能大致的滿足相互之間的幾何關系，所以公式的推導有一定的誤差，可在計算中加以適當的修正。本次實驗整體來看測得的實驗數據符合要求。結論：通過本次實驗掌握了邁克爾遜干涉儀的使用，觀察到了等傾干涉、等厚