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實(shí)驗(yàn)4.8邁克耳遜干涉儀的調(diào)整和使用

常州工學(xué)院物理實(shí)驗(yàn)中心實(shí)驗(yàn)4.8邁克耳遜干涉儀的調(diào)整和使用常州工學(xué)院

Albert

Abraban

Michelson(1852-1931)

邁克爾遜干涉儀是1883年美籍德國(guó)物理學(xué)家邁克爾遜和莫雷為研究“以太”漂移而設(shè)計(jì)制造的精密光學(xué)儀器。歷史上，邁克爾遜---莫雷實(shí)驗(yàn)結(jié)果否定了“以太”的存在，為愛(ài)因斯坦建立狹義相對(duì)論奠定了基礎(chǔ)。邁克爾遜因在物理學(xué)發(fā)展史上的貢獻(xiàn)，獲得了1907年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。

Albert

Abraban

Michelson(185最初的邁克爾遜干涉儀最初的邁克爾遜干涉儀【實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹苛私膺~克耳遜干涉儀的原理和結(jié)構(gòu)；掌握邁克耳遜干涉儀的調(diào)節(jié)和使用方法；理解干涉條紋的特點(diǎn)和變化規(guī)律，加深對(duì)干涉現(xiàn)象的理解；測(cè)量單色光的波長(zhǎng)?！緦?shí)驗(yàn)?zāi)康摹苛私膺~克耳遜干涉儀的原理和結(jié)構(gòu)；1－主尺2－反射鏡調(diào)節(jié)螺絲3－移動(dòng)反射鏡M24－分光板G1

5－補(bǔ)償板G2 6－固定反射鏡M17－讀數(shù)窗8－水平微調(diào)螺絲9－粗調(diào)手輪與微調(diào)手輪10－觀(guān)察屏11－底座水平調(diào)節(jié)螺絲邁克耳遜干涉儀實(shí)物圖1－主尺邁克耳遜干涉儀實(shí)物圖光路調(diào)節(jié)移去觀(guān)察屏，用眼睛直接觀(guān)察由兩個(gè)平面鏡反射產(chǎn)生的兩排光點(diǎn)，仔細(xì)調(diào)節(jié)兩平面鏡背后的三個(gè)微調(diào)螺釘，使兩排光點(diǎn)中最亮的光點(diǎn)完全重合光路調(diào)節(jié)移去觀(guān)察屏，用眼睛直接觀(guān)察由兩個(gè)平面鏡反射產(chǎn)生的兩排干涉儀的讀數(shù)方法

主尺讀數(shù)窗微調(diào)手輪讀數(shù)為：47.20280mm干涉儀的讀數(shù)方法主尺讀數(shù)窗微調(diào)手輪讀數(shù)為：47.20280光路示意圖光路示意圖條紋特點(diǎn)1.若M

1、M2平行等傾條紋2.若M1、M'2有小夾角當(dāng)M1和M'2不平行，且光平行入射,此時(shí)為等厚條紋3.若M1平移

d時(shí)，干涉條紋移過(guò)N條，則有條紋特點(diǎn)1.若M1、M2平行等傾條紋2.若M1、M'2干涉條紋干涉條紋等傾干涉圖樣變化d減小d增加等傾干涉圖樣變化d減小d增加【實(shí)驗(yàn)原理】相干光S1A和S2A的光程差：對(duì)O點(diǎn)處的明紋有：Δ＝2d＝kλ因此【實(shí)驗(yàn)原理】相干光S1A和S2A的光程差：對(duì)O點(diǎn)處的明紋有：邁克爾孫干涉儀原理演示點(diǎn)擊圖標(biāo)播放邁克爾孫干涉儀原理演示點(diǎn)擊圖標(biāo)播放【實(shí)驗(yàn)步驟】一、邁克耳遜干涉儀的調(diào)整1、調(diào)節(jié)粗動(dòng)輪，使得兩平面鏡到分光板的距離大致相等；2、打開(kāi)激光光源，可看到分別由M1和M2反射至屏的兩排光點(diǎn)，每排四個(gè)，中間兩個(gè)比較亮，旁邊兩個(gè)比較暗。調(diào)節(jié)M1和M2背面的三個(gè)螺釘，使兩排光點(diǎn)重合，這時(shí)M1與M2大致互相垂直；3、觀(guān)察條紋變化。轉(zhuǎn)動(dòng)粗調(diào)手輪，可看到條紋的“冒出”或“縮進(jìn)”。判別M1，M2之間的距離d是變大還是變小。二、測(cè)量激光波長(zhǎng)選擇能見(jiàn)度較好、中心為亮斑或暗斑的干涉條紋，記下M1鏡的初始位置讀數(shù)d0，繼續(xù)沿原方向轉(zhuǎn)動(dòng)微調(diào)手輪，每“縮進(jìn)”（或“冒出”）50個(gè)圓環(huán)干涉條紋就記錄一次M2鏡的位置讀數(shù)d，連續(xù)觀(guān)察450個(gè)圓環(huán)干涉條紋，可測(cè)得10組數(shù)據(jù)。取圓環(huán)干涉條紋改變量N=250，用逐差法處理數(shù)據(jù)，并求得激光的波長(zhǎng)?！緦?shí)驗(yàn)步驟】一、邁克耳遜干涉儀的調(diào)整【數(shù)據(jù)處理】Δ儀＝

mm，N＝

條紋移動(dòng)數(shù)050100150200M2反射鏡位置d1/mm條紋移動(dòng)數(shù)250300350400450M2反射鏡位置d2/mm/mm/mm邁克耳遜干涉儀測(cè)量數(shù)據(jù)表【數(shù)據(jù)處理】Δ儀＝mm，N＝【思考題】數(shù)干涉條紋時(shí)，如果數(shù)錯(cuò)一條，會(huì)給測(cè)量值帶來(lái)多大的誤差？測(cè)激光波長(zhǎng)時(shí)，要求條紋改變量N盡可能大，為什么？對(duì)測(cè)得的數(shù)據(jù)應(yīng)采用什么方法進(jìn)行處理？邁克耳遜干涉儀觀(guān)察到的圓條紋和牛頓環(huán)的圓條紋有何本質(zhì)區(qū)別？【思考題】數(shù)干涉條紋時(shí)，如果數(shù)錯(cuò)一條，會(huì)給測(cè)量值帶來(lái)多大的誤實(shí)驗(yàn)中，請(qǐng)勿正視激光光源，以免損傷眼睛。儀器上的光學(xué)元件精度極高，不要用手撫摩或讓贓物沾上。傳動(dòng)機(jī)構(gòu)相當(dāng)精密，使用時(shí)要輕緩小心。測(cè)量過(guò)程中，由于儀器存在空程差，一定要條紋的變化穩(wěn)定后才能開(kāi)始測(cè)量。而且，測(cè)量一旦開(kāi)始，微調(diào)鼓輪的轉(zhuǎn)動(dòng)方向就不能中途改變?！咀⒁馐马?xiàng)】實(shí)驗(yàn)中，請(qǐng)勿正視激光光源，以免損傷眼睛?！咀⒁馐马?xiàng)】【附錄】激光器譜線(xiàn)波長(zhǎng)（nm）激光器譜線(xiàn)波長(zhǎng)（nm）氦氖激光632.8二氧化碳激光10.6釹激光1.351.341.321.060.91紅寶石激光694.3693.4510.0360.0氦鎘激光441.6325.0氬離子激光528.751