球王会官方用迈克尔逊干与仪丈量光波的波长试验报告

　　一、 称号：用迈克尔逊干与仪丈量光波的波长 二、 意图： 1、 2、 3、 4、 了解迈克尔逊干与仪的结构和干与条纹的构成原理。 经过调查试验现象，加深对干与原理的了解。 学会迈克尔逊干与仪的调整和使用办法。 调查等倾干与条纹，丈量激光的波长。 三、 试验器件：迈克尔逊干与仪、He-Ne 激光。 四、 原理： 迈克尔逊干与仪光路如图所示。当 M 1 和 M 2 严厉平行时， 所得的干与为等倾干与。 一切倾角为 i 的入射光束， M 1 和 M 2 反射 由 反射光线d cosi ，式中 i 为光线 镜面的入射角， 为空气薄膜的 d 厚度，它们将处于同一级干与条纹， 并定坐落无限远。这时，图中 E 处，放一会聚透镜，在其共焦平面上，便可调查 到一组明暗相间的同心圆纹。 干与条纹的级次以中心为最高，在干与纹中心，应为 i=0，由圆环中心呈现 2d 亮点的条件是 ? ? 2d ? k? ，得圆心处干与条纹的级次 k ? 。当 M 1 和 M 2 的间 ? 距 d 逐步增大时，关于任一级干与条纹，例如第 k 级，必定以削减其 cos ik 的值 来满意 2d cos ik ? k? ，故该干与条纹向 ik 变大（ cos ik 变小）的方向移动，即向外 ? 时， 2 就有一个条纹涌出。反之，当间隔由大逐步变小时，最靠近中心的条纹将一个个 ? “堕入”中心，且每堕入一个条纹，间隔的改动亦为 。 2 扩展。 这时， 调查者将看到条纹如同从中心向外 “涌出” 且每逢间隔 d 添加 ； 因而，只需数出涌出或堕入的条纹数，即可得到平面镜 M 1 以波长λ 为单位 而移动的间隔。明显，若有 N 个条纹从中心涌出时，则标明 M 1 相关于 M 2 移动了 ?d ? N d ，已知 M 1 移动的间隔和干与条纹变化的数目，便可确认光波的波长。 2 五、 过程： 1、 仪器规划成微动鼓轮滚动时可带动粗着手轮滚动，但粗着手轮滚动不能带 动微动鼓轮滚动 （它只带动 M1 镜运动） ，为防止粗着手轮与微动鼓轮读数不一致 而无法读数或读错数的状况呈现 （如粗动轮指整刻度处，而微动轮不指在零刻度 处） ，在读数前应先调整零点。办法如下：将微动轮沿某一方向（例如顺时针方 向）旋转至零，然后以同方向滚动粗动轮使之对齐某一刻度。之后丈量过程中只 能仍以同方向滚动微动轮，使 M1 镜移动，不得再滚动粗动轮，这样才能使微动 轮与粗动轮两者读数彼此符合。 2、为了使丈量成果正确，有必要防止引进空程差错，也就是说，在调整好零点 今后，应将微动轮按原方向转几圈，直到干与条纹开端移动今后，才可开端读数 丈量。为了消除空程差错，调理中，粗调手轮和微调鼓轮要向同一方向滚动；测 量读数时， 微调鼓轮也要向一个方向滚动， 半途不得倒转。 这儿所谓 “同一方向” ， 是指一直顺时针，或一直逆时针旋转。 3、用逐差法进行数据处理，表格自拟。 六、 记载: 读数方位/mm 起点 第50环 第100环 第150环 第200环 第250环 第300环 第350环 第400环 △d1= d250-d50 = △d2= d300-d100 = △d3= d350-d150 = △d4= d400-d200 = λ λ λ λ 1 = = = = 2 3 4 七、数据处理： 2?d1 ? 632.7nm 2 N 2?d 2 ?2 ? ? 631.7nm N 2?d3 ?3 ? ? 647.1nm N 2?d 4 ?4 ? ? 639.1nm N ? ? ?2 ? ?3 ? ?4 632.7 ? 631.7 ? 647.1 ? 639.1 波长的平均值 ? ? 1 ? ? 637.7nm 4 4 标准偏差为： 由 ?d ? N ? 可得： ?1 ? ? A ? S? ? ? ? ? ? ? ?i ? n ? n ? 1? 2 2 ? 637.7 ? 632.7 ? ? ? 637.7 ? 631.7 ? ? ? 637.7 ? 647.1? ? ? 637.7 ? 639.1? 2 2 2 4?3 ? 1.243 ? 10?9 m 波长的绝对差错为： ?? ? ? ? ?0 ? 637.7 ? 632.8 ? 4.9nm ? 4.9 ? 10?9 m 相对差错为： ? ? ?? ? 100% ? 4.9 ? 100% ? 0.77% 632.8 ?0