用邁克爾遜干涉儀測量激光波長

1、用邁克爾遜干涉儀測量激光波長引課：在大學物理中我們學習了光的薄膜干涉，知道薄膜干涉現象分為兩種：等厚干涉等傾干涉在物理課上，我們只是從理論上研究了薄膜干涉的原理，那么在實驗課上我們通過什么方法獲得等傾或等厚干涉的圖像呢？*邁克爾遜干涉儀* *注意* 本實驗只利用邁克爾遜干涉儀測量等傾干涉圖像正課：實驗目的與要求邁克爾遜干涉儀的構造 邁克爾遜干涉儀的原理 邁克爾遜干涉儀的使用實驗原理1. 邁克爾遜干涉儀的構造2. 邁克爾遜干涉儀的原理(1) 光路圖圖302 邁克爾遜干涉儀光路圖光源S發(fā)出的光到達分光板后，被分成振幅（強度）幾乎相等的反射光（1）和透射光（2）。光束（1）向著前進，光束（2）經過后

2、向著前進，這兩束光分別在和上反射后逆著各自的入射方向返回，最后到達光屏E。由于這兩束光是來自同一光源S的同一束光，因此他們是兩列相干光束，在E處必有干涉圖樣形成。 由于光在分光板的第二面反射，使在附近形成以平行與的虛像，因而光在邁克爾遜干涉儀中自和的反射就相當于和的反射。故邁克爾遜干涉儀產生的干涉等效于和所構成的虛光板產生的干涉，即相當于厚度為的空氣薄膜所產生的干涉。圖302 邁克爾遜干涉儀光路圖 (2) 光程差的計算圖304 非定域等傾干涉 當和平行時（），將觀察屏垂直置于S和S連線處，就可以觀察到等傾干涉圓環(huán)條紋。由于和之間為空氣，折射率n =1，故光程差 。并且有：= （ k=0、1、2

3、）對光程差作進一步的分析：當一定時，之取決于入射角。例如：在O點處，=0，=2為最大值，中心處干涉條紋的級次k最大，隨著角的增大，干涉條紋的級次k逐漸減小。對于具有相同角的各點，干涉條紋相同，故稱這樣的干涉為等傾干涉，干涉條紋又稱等傾角線。因此，等傾干涉條紋必然是以O點為圓心的明暗相間的同心圓環(huán)。當增大時，要保持某一干涉條紋的級次k不變，必須使減小，即增大角，從而使得k級條紋從中心向外移動，在屏E上會看到干涉圓環(huán)一個個從中心向外“吐出”的現象，并且圓環(huán)條紋逐漸變密，變細。當減小時，在屏E上看到干涉圓環(huán)一個個從中心“吞入”的現象，并且圓環(huán)條紋逐漸變疏，變粗。因此，移動平面鏡，就會在觀察屏E上看到

4、干涉圓環(huán)吞吐的現象，當移動/2的距離，即每改變/2的距離，就會在觀察屏上看到有一個圓環(huán)條紋從中心“吞入”或“吐出”，也就是說，每當“吞入”或“吐出”一個圓環(huán)條紋，就移動了半個波長，所以根據干涉圓環(huán)的吞吐就可以測量光源的波長，這也就是干涉儀測量長度或長度變化的理論依據。只要數出圓環(huán)“吞入”或“吐出”的數目N，并且記錄下移動的距離，就可以計算出光源的波長，即： =N· = 實驗步驟1. 打開激光器,粗略調節(jié)邁克爾遜干涉儀與激光器大致處于同一水平高度,并使其大致垂直,讓激光束通過分光板、補償板（注：最好射到中間位置）垂直入射到平面鏡上.2. 將平面鏡和背后的傾度粗調螺釘置于中間位置，再調節(jié)

5、干涉儀的水平調節(jié)螺母，使兩平面鏡反射的光點都處在激光器發(fā)射孔附近；3. 用遮光罩遮住，調節(jié)背后的傾度粗調螺釘，使其反射的光點正好射回激光器的發(fā)射孔中4. 把遮光罩換止，調節(jié)背后的傾度調節(jié)螺釘，使反射的三個光點中間的一個（最亮）射回激光器的發(fā)射孔，即；5. 將擴束透鏡放置在激光器與分光板之間的適當位置讓透射光照射到分光板上，在觀察屏的背面就可以觀察到等傾干涉圓環(huán)條紋，這時的條紋可能不夠圓或者中心偏移，再調節(jié)的傾度微調螺絲，使條紋變圓、居中；6. 轉動大輪使前后移動來改變，觀察等傾圓環(huán)條紋的變化規(guī)律并記錄，與大學物理中所學的理論進行比較；7. 增大，使干涉圓環(huán)略細，轉動小輪使中央亮斑最大，記下主尺

6、、大輪、小輪的讀數，繼續(xù)轉動小輪，同時記下干涉環(huán)“吞入”或“吐出”的數目N，一般取N=50，每隔 50環(huán)記一次主尺、大輪、小輪的讀數，測9次；8. 在利用等傾干涉條紋測定He-Ne激光波長的基礎上，轉動手輪,使環(huán)形條紋粗而疏時即減小和之間的距離，調節(jié)的傾度微調螺絲， 讓與有一個很小夾角，繼續(xù)轉動手輪使彎曲條紋往圓心方向移動，在觀察屏上就會出現等厚干涉條紋，再改變和之間的距離，觀察等厚干涉條紋的變化規(guī)律并與大學物理中的理論進行比較說明。1 切勿用眼睛直視激光；2 切勿用手或別的東西觸摸各種鏡的光學表面；3 粗調螺釘事先放到中間位置，調節(jié)不可太緊，也勿旋出；4 測量時手輪只能向一個方向轉動，以免引起空回誤差；5 計數要準且讀數應在中央亮斑最大時進行； 6 實驗時切勿震動實驗桌。1 當調節(jié)邁克爾遜干涉儀 時，也可以同時調節(jié)和背后的傾度調節(jié)螺釘，先讓使反射的三個光點中間的一個（最亮）與的反射光重合；再通