资源简介

(共25张PPT)
用迈克尔逊干涉仪测单色光波长
背景介绍
1.在当今技术中，对于长度测量，最精确的方法是利用光的干涉现象进行的测量；
2.迈克尔逊干涉仪是1883年美国物理学家迈克尔逊与合作者莫雷为研究“以太漂移”而设计制造的精密的光学仪器。这是一个最重大的否定性实验，它动摇了经典物理学的基础；
3.1907年诺贝尔物理学奖授予美国芝加哥大学的迈克尔逊（Albert Abraham Michelson），以表彰他对光学精密仪器及用之于光谱学与计量学研究所作的贡献。
实验目的
1.了解迈克尔逊干涉仪的结构及调节和使用方法；
2.掌握等倾干涉和等厚干涉的原理；
3.观察等倾干涉条纹、等厚干涉条纹和白光干涉
条纹；
4.利用迈克尔逊干涉仪测定He-Ne激光器红光波长。
实验装置
实验装置
M1
M2
E
G2
G1
S
1
1
2
2
M1和M2是精密磨光的平面反射镜，分别装在相互垂直的两臂上，M2固定，M1而可通过精密丝杆沿臂长的方向移动。G1和G2是两块完全相同的玻璃板。在G1的后表面上镀有半透明的铝膜，能使入射光分为振幅相等的反射光和透射光。M1和M2与G1和G2 成45°角倾斜安装。G2被称为补偿板，是为了使光束2同光束1一样地三次通过玻璃板，从而补偿由于色散引起的光程差。如果光源为单色光，G2可以不用安装。
半透半反膜
实验装置
主尺 百分尺 测微尺
读数：33.52246mm
光路图
等倾干涉原理图及现象
等厚干涉原理图及现象
白光等厚干涉现象
干涉仪精密测量长度的基本原理
根据等倾干涉原理叙述可知，如果d减小或增大半个波长时，光程差ΔL就减小或增大一个整波长，对应的就有一条条纹“缩进”中心或从中心“冒出”。即
Δd = Nλ/2
——利用干涉仪精密测量长度的基本原理
实验内容
1.调节光路；
2.观察等倾干涉条纹并记录实验现象，并利用等倾干涉条纹测定He-Ne激光器红光波长；
3.观察等厚干涉条纹并记录实验现象；
4.观察白光干涉条纹并记录实验现象。
数据处理要求
1.记录等倾干涉条纹、等厚干涉条纹和白光干涉条纹的变化特点、条纹的形状及条纹的颜色分布；
2.利用逐差法计算出He-Ne激光器红光波长，并与标准值（λ0=632.8nm）进行比较。
仪器调整需要注意的问题
需要注意的问题
水平调节（目测）
1.光源的水平调节
2.仪器的水平调节
需要注意的问题
入射角度的调整
1.光源的调整（目测）
2.M1镜的调整
需要注意的问题
零点调节——原理
需要注意的问题
零点调节——步骤
1.观察干涉条纹是否运动（冒出或缩进）；
2.按条纹运动方向调节微调手轮，将测微尺的零刻度对准刻度线；
3.以同样的旋转方向转动粗调手轮，将百分尺上任意刻度对准刻度线。
调节过程
等倾干涉调节（Ⅰ）
在光源与仪器均水平，且入射角度调整完好的情况下，在仪器的分束板上将看到两组光点，调节仪器的M1或M2后的螺丝将光点中最亮的调至重合。
等倾干涉调节（Ⅱ）
使经扩束后的光均匀地照射在G1的中央，则在仪器的毛玻璃屏上可见等倾干涉条纹。条纹的大小、粗细可以通过调节仪器的粗调手轮进行调整。
在等倾干涉条纹的基础上，调节拉簧螺母，可将等倾干涉条纹的圆心移动到视场边缘，此时在视场可见一簇弯曲的条纹，然后旋转粗调手轮，当M1与M2’的交点进入视场范围时可见一簇平行且间距相等的直条纹。
白光干涉条纹调节过程（Ⅰ）
类似于单色光等厚干涉条纹的调节方法，旋转粗调手轮，将视场中弯曲的条纹调至曲率半径极大后，用白炽灯为光源，以相同的旋转方向继续旋转微调手轮，当M1与M2’的交点进入视场时，可见彩色条纹。
白光干涉条纹调节过程（Ⅱ）
旋转粗调手轮将视场中的干涉圆环调至极大，然后调节拉簧螺母，可将等倾干涉条纹的圆心移动到视场边缘，此时在视场可见一簇弯曲的粗条纹，若继续旋转粗调手轮，可见此条纹在继续向圆心方向缩进，此时改用白炽灯为光源，以相同的旋转方向继续旋转微调手轮，当M1与M2’的交点进入视场时，可见彩色条纹。
北京化工大学物理教学实验中心
谢谢！

展开更多......

收起↑