實(shí)驗(yàn)報(bào)告馬赫曾德干涉儀.doc

1、實(shí)驗(yàn)報(bào)告馬赫曾德干涉儀實(shí)驗(yàn)報(bào)告馬赫 - 曾德干涉儀 2011-03-17 11:20 P.M.班級(jí) 08 級(jí)物理系 * 班組別_1_姓名 _Ayjsten_ 學(xué)號(hào) 1080600*日期 _ 2010.03.02指導(dǎo)教師 _ _【實(shí)驗(yàn)題目】馬赫 - 曾德干涉儀馬赫 - 曾德干涉、針孔濾波器、相干長(zhǎng)度?！緦?shí)驗(yàn)?zāi)康摹?. 熟悉所用儀器及光路的調(diào)節(jié)，觀察兩束平行光的干涉現(xiàn)象。2. 觀察全息臺(tái)的穩(wěn)定度。3. 通過實(shí)驗(yàn)考察激光的相干長(zhǎng)度。【實(shí)驗(yàn)原理】針孔濾波器激光從發(fā)出，經(jīng)過各種透鏡的反射折射，會(huì)產(chǎn)生很多雜散光，如光學(xué)元件表面本身不夠平整，表面落有灰塵等，而激光的干涉性又好，元件表面的問題導(dǎo)致激光產(chǎn)生大量

2、散射光。針孔濾波器原理圖見圖 ?，如圖所示，聚光鏡匯聚光的同時(shí)還產(chǎn)生很多散射光，而這些散射光的光線與沒有受到干擾的光束的方向不同，只有沒有受到干擾的光束才能通過針孔，從而過濾掉了其他的干擾光。針孔的直徑很小，一般約，從針孔后面看，就可以把它當(dāng)做一個(gè)能產(chǎn)生球面波接近理想的光源。這對(duì)于光學(xué)研究有重要的意義。全息工作臺(tái)基本要求是工作臺(tái)的穩(wěn)定性要好。振動(dòng)的一般來源是地基的震動(dòng)，所以必須對(duì)全息臺(tái)進(jìn)行減震處理。專用全氣浮工作臺(tái)是最好的減震臺(tái)。簡(jiǎn)單的減震方法可用砂箱、微塑料、氣墊和重的鑄鐵或花崗巖，并應(yīng)安裝一個(gè)隔離罩。記錄全息圖時(shí)，室內(nèi)不要通風(fēng)，工作人員不要大聲講話并與工作臺(tái)保持較遠(yuǎn)的距離。如全息記錄時(shí)，物

3、光和參考光交角為，干板中央處的干涉條紋間距為d=/sin ( 為激光波長(zhǎng) ) 。如果干板以大于d/2 的振幅上下震動(dòng)，則明暗部分將混亂。所以在記錄全息的過程中，工作臺(tái)的穩(wěn)定性必須考慮。馬赫 - 曾德干涉馬赫 - 曾德干涉是用分振幅法產(chǎn)生雙光束以實(shí)現(xiàn)干涉的干涉儀。具體光路圖見下圖 ?所示。馬赫 - 曾德干涉中，在分束鏡2 處匯聚的兩路激光一般是存在一個(gè)夾角的，調(diào)整分束鏡 2 使夾角減小，則白屏上觀察到的干涉就更明顯。由分束鏡分開后的兩路光路長(zhǎng)度，要求是等長(zhǎng)的。若相差超出實(shí)驗(yàn)用的激光器的最大相干長(zhǎng)度，則不能出現(xiàn)干涉。同樣，相差越小，干涉現(xiàn)象就越明顯。用這個(gè)性質(zhì)可以粗略地估計(jì)實(shí)驗(yàn)中使用的激光器發(fā)出的

4、激光的最大相干長(zhǎng)度?！緦?shí)驗(yàn)儀器】He-Ne激光器、反射鏡X3、真空濾波器、準(zhǔn)直鏡、分束鏡X2、白屏、高度尺、擦鏡紙、米尺。觀察光學(xué)基本元件，通過教材的介紹學(xué)習(xí)了解各種光學(xué)元件的使用方法和工作原理。1. 將所用的光學(xué)元件的基本光路擺好。2. 打開 He-Ne激光器，觀察高度尺上激光亮斑的位置。改變高度尺與反射鏡間的距離，若亮斑在尺上的位置發(fā)生改變，調(diào)節(jié) He-Ne激光器和反射鏡的角度。重復(fù)上述步驟，直到尺上的位置保持不變?yōu)橹埂?. 移走高度尺。在反射鏡前適合的位置擺放針孔濾波器。在針孔濾波器后較近的位置放置白板，在反射鏡后面擺放尺寸較大的白板。4. 調(diào)節(jié)針孔濾波器相對(duì)于入射激光的位置，使反射鏡后

5、面的白屏上的反射激光圓斑處于以反射鏡出射的光為圓心的位置處。5. 放上針孔，調(diào)節(jié)針孔濾波器的三方向調(diào)節(jié)手輪，找到針孔濾波器后白屏上的亮斑。6. 仔細(xì)調(diào)節(jié)針孔濾波器的三方向手輪，使白屏上的純凈激光的強(qiáng)度最大。7. 調(diào)整準(zhǔn)直鏡的位置，使濾波器到準(zhǔn)直鏡的長(zhǎng)度等于準(zhǔn)直鏡透鏡的焦距，達(dá)到準(zhǔn)直鏡出射平行光的目的。 (Analysis_2 具體見的說明 )8. 大致調(diào)整好后面的兩個(gè)分束鏡和反射鏡的光路，使兩路光在 BS2上匯合，并出射在白屏上 ( 在確定光斑是否落在各鏡面中心，可用察鏡紙輕輕擋在鏡面前觀察光斑的位置 ) 。9. 固定一路激光，測(cè)量記錄光路的長(zhǎng)度。調(diào)整另一路光路，使這路光的長(zhǎng)度與剛剛記下的光路

6、長(zhǎng)小于 3mm。固定光路。10. 將白屏移遠(yuǎn) ( 至少 2m)，觀察白屏上的兩個(gè)激光斑，若不重合，調(diào)節(jié)分束鏡BS2的控制鈕，使兩個(gè)光斑完美重合。11. 把白屏移回適合觀察的位置，細(xì)調(diào)分束鏡 BS2的控制鈕并觀察白屏上的激光干涉現(xiàn)象，直到現(xiàn)象最明顯為止。12. 振動(dòng)地面或大聲喊叫，觀察全息臺(tái)的穩(wěn)定性。13. 調(diào)節(jié)一路激光的光路長(zhǎng)度，直到白屏上的干涉現(xiàn)象完全消失為止，記錄此時(shí)這路光的光路長(zhǎng)度。14. 關(guān)閉激光器，收起實(shí)驗(yàn)儀器。【實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)】第一條光路長(zhǎng)度58.7cm, 第二條光路長(zhǎng)度58.4cm。兩路光路長(zhǎng)度差為0.3 。改變其中一路光路長(zhǎng)度 *cm 后干涉現(xiàn)象消失。全息臺(tái)穩(wěn)定到不可觀察所需的時(shí)間小

7、于3s。【實(shí)驗(yàn)結(jié)果】1. 熟悉了所用儀器及光路的調(diào)節(jié)，觀察了兩束平行光的干涉現(xiàn)象。2. 觀察了全息臺(tái)的穩(wěn)定度。全息臺(tái)穩(wěn)定到可觀察所需的時(shí)間小于3s。3. 通過實(shí)驗(yàn)考察激光的相干長(zhǎng)度是 *cm?！菊`差分析】1. 元件誤差 1。各個(gè)光學(xué)元件的做工粗細(xì)。這是影響本次實(shí)驗(yàn)效果的主要因素。2. 元件誤差 2。各個(gè)光學(xué)元件的工作溫度。3. 元件誤差 3。光學(xué)元件的表面不夠干凈，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)效果不明顯4. 原理誤差。Analysis_1實(shí)驗(yàn)中用米尺測(cè)量?jī)陕饭獾拈L(zhǎng)度這個(gè)方法本身就存在很大的誤差。首先，人測(cè)量時(shí)不可能把米尺擺的十分水平，另外，讀數(shù)時(shí)有不能很好地取舍具體位置。這兩個(gè)問題就可以讓讀出的值與實(shí)際相差最少5

8、mm，所以實(shí)驗(yàn)中所得誤差小于 3mm實(shí)際上沒有很大價(jià)值。總之就是盡量使兩路光的長(zhǎng)度接近。5. 人為因素。指實(shí)驗(yàn)操作上有些問題，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)效果不明顯。這是影響實(shí)驗(yàn)效果的另一主要因素?！静僮骺偨Y(jié)】Analysis_1:見【誤差分析】的第4 條。Analysis_2調(diào)節(jié)針孔濾波器是個(gè)難點(diǎn)。怎樣才能快速地調(diào)出出射激光呢?對(duì)于針孔片上的針孔位置要搞清，因?yàn)獒樋灼系尼樋子捎谧龉栴}，不能保證確實(shí)在正中心，這就導(dǎo)致操作人員調(diào)節(jié)半天卻完全沒有出射光?？梢栽诠庠春笥^察針孔，找到并記下發(fā)亮的光點(diǎn)位置，放在濾波器上后，直接調(diào)節(jié)激光中心到剛剛記下的位置附近。Analysis_3:在調(diào)節(jié)濾波器與準(zhǔn)直鏡間位置時(shí)，可以通過準(zhǔn)直鏡反向反射的光來判斷準(zhǔn)直鏡的正確位置。我們要把準(zhǔn)直鏡和針孔的距離調(diào)整為與準(zhǔn)直鏡透鏡的焦距等長(zhǎng)，利用這個(gè)透鏡反射回的激光將在透鏡焦距長(zhǎng)處匯聚成一點(diǎn)這個(gè)特性。大概調(diào)整準(zhǔn)直鏡，在濾波器后面找到反射激光匯聚的點(diǎn)，慢慢移動(dòng)準(zhǔn)直鏡，使這個(gè)點(diǎn)移動(dòng)到針孔的位置上，