球王会官方迈克尔逊干与仪试验报告doc

　　迈克尔逊干与仪试验报告迈克尔逊和法布里-珀罗干与仪 迈克尔逊干与仪是一种精细光学仪器，在近代物理和近代计量 技能屮都有侧重耍的运用。经过迈克尔逊干与的试验，咱们能够了解迈克 尔逊干与仪的结构并掌握其调整办法，了解电光源非定域干与条纹的构成 与特色和改动规则，并运用干与条纹的改动测定光源的波长，丈量空气折 射率。本试验报告简述了迈克尔逊干与仪试验原理，论述了具体试验进程 与成果以及试验进程中的心得领会，并测验对试验进程中遇到的一些问题 进行解说。 关键词：迈克尔逊干与仪；法布里-珀罗干与仪；干与；空气折射率； 一、导言 试验布景】 迈克尔逊干与仪是1883 年美国物理学家迈克尔逊和莫雷协作，为研 究“以太”漂移而规划制造出来的精细光学仪器。它是运用分振幅法产生 双光束以完结干与。经过调整该干与仪，能够产生等厚干与条纹，也能够 产生等倾干与条纹，首要用于长度和折射率的丈量。法布里-珀罗干与仪是 珀罗于1897 年所创造的一种能现多光朿干与的仪器，是长度计量和研讨 光谱超精细结构的有用东西；它仍是激光共振腔的根本构型，其理论也 是研讨干与光片的根底，在光学屮一直起侧重耍的效果。在光谱学屮，应 用精确的迈克尔逊干与仪或法布里-珀罗干与仪，能够精确而具体地测定谱 波长及其精细结构。试验意图】 丈量空气的折射率。试验原理】 迈克尔逊干与仪Ml、M2 是一对平面反射镜，Gl、G2 是厚度和折射率都彻底相同的 一对平行玻璃板，G1 称为分光板，在其表谢A 镀有半反射半透射膜，G2 称为补偿片，与G1 平行。 当光照到G1 射到Ml,经Ml 反射后，透过G 在G1的半透膜上反射抵达E;反射光2 射到M2,经M2 反射后，透 过G1 射向E。两束光在 ?。玻璃中的光程持平。当调查者从E 处向G1 看去时，除直接看到 M2 外还能够看到Ml 的像Ml ?反射来的，？〜M2 所以1、2 两束光好像从M2 与Ml 因而迈克尔逊 干与仪中所产生的干与和Ml 间构成的空气薄膜的干与等效。 等倾干与?与M2 严厉平行。关于入射角为?的光线 反射光的调理 Ml M2,使Ml 光程差为： ?2d?2dtan?sin?2dcos? cos? 为Ml?和M2的间隔。由上式，能够得到产生明暗条纹的条件 k?arccos,?2d?arccos(2k?l)?,?4d? 其间k?0,l,2?,为整数。明条纹暗条纹 其间?N为缩进或冒出的条纹数，？d 为间隔d 的改动量。 等厚干与?与M2 有必定的交角时，？与1\/12 当Ml两镜地点的平面之 间会有一个交线。考虑与Ml 线间隔为a 处以?角入射的光朿，该光朿经过两镜片反射产生的光程差 运用干与条纹丈量空气折射率用激光器做光源，将N 的小气室置于迈克尔逊干与仪光路屮，固定在反射镜Ml 前。调理干与仪，取得适量等倾干与条纹之后，向气室 里充气， 再略微松幵阀门，以较低的速率放气的一起，计数干与环的改动 数?m，以及相 应的气压改动值?P，可得气压为P 时的空气折射率为 试验仪器】本试验是在光学面包板上完结的。?m2L?PP 首要部件包含分光板、两个反射镜Ml、M2。其屮Ml 为动镜，装在 一个位移台上，两个聚集透镜，一个用作扩束镜，一个用于扩大激光的干 涉条纹以便于调查。 光源包含半导体激光器（波长635nm）与钠光灯两种。在装有动镜的 位移台上，还固定有两块一面镀膜的玻璃板，这是用作法布里-珀罗干与仪 的主耍部件。分光板、聚集透镜等能够经过支撑棒和底座装置光学面包板 上，也能够经过叉式压板固定在光学面包板上。激光构成的干与条纹能够 经过接纳屏观测。 另备有气室及气压计，用于测定空气折射率。 二、试验进程 试验内容】 干与条纹的调查运用気氖激光器作为光源，按要求装置仪器。将分光板、固定镜、动 镜以及接纳屏装置在光学包板上，可先不装置聚集透镜。留意装置时初 步预算光程，使两束光的光程大致持平，调理各镜片等高共轴。各部分安 装好后，经过各个镜片的小螺丝进行微调,要求激光宣布的光束与动镜垂 分光板成45角，经过分光板反射的光与固定镜笔直。安顿好仪器，调理后视点 两束光在屏上的光点应该重合，这时，在激光器前面加上聚集透镜即可在屏上看到干与条纹。 细心调理平面镜，逐渐把干与环的圆心调到视场屮央，即可取得等倾 干与条纹图样。滚动测微螺旋改动两个平妞镜之间的方位，调查并记载条 纹的改动状况。 滚动测微螺旋，使动镜向条纹逐个消失与环心的方向移动，直到视场 内条纹极少时，细心调理平面镜，使其少量歪斜，滚动测微螺旋，是曲折 条纹向圆心方向移动，可见连续呈现一些直条纹，即等厚干与条纹。滚动 测微螺旋改动两个平妞镜之间的相对方位，调查并记载条纹的改动状况。 丈量激光的波长取等倾干与条纹的明晰方位，记下测微螺旋读数dO,沿此前方向滚动 测微螺旋，一起默数冒出或消失的条纹，每50 环记一次读数，直测到第 250 环停止，用逐差法核算出Ad。由下式核算激光的波长，并与理论值 比较：？?2?d 留意：测微螺旋每滚动0.01mm，动镜随之移动0.001mm。即d应为 测微螺旋移动间隔乘以0.1。 丈量空气折射率丈量时，运用鼓劲球向气室内鼓劲，读出气压表指示值P1，然后再 缓慢放气，相应地看到有条纹缩进或冒出。当缩进或冒出？m?15 个条纹 肘，记载气压表读数P2 值。然后重复前面的过程，共取6 组数据。求 出对应的气室内压强改动值的平均值?P?P1?P。 试验中运用的为表压式气压计，即丈量的是与大气压之差。大气压可取1.0133X105 Pa。试验用的气室长度为10.0cm。 留意，运用结束后，请松开充气阀门，气室内长期寄存高压气领会 损坏压力表。 试验办法和技能】 留意事项： 测微螺旋每滚动0.01mm,动镜随之移动0.001mm。即d应为测微 螺旋移动间隔乘以0.1。 气室运用结束后，请松开充气阀门，气室内长期寄存高压气领会损坏压力表。 试验成果的剖析和定论】 运用迈克尔逊干与仪丈量的数据，核算氦氖激光器的波长，并与理论值比较，核算相对差错。表格1 迈克尔逊干与仪丈量激光器波长数据 运用逐差法：？l?16.280?16.130?15.970?15.805?15.650?15.480?0.1606mm 32 测微螺旋每滚动0.01mm，动镜随之移动0.001mm。即d 应为测微螺 旋移动距尚乘以0.1。 ?d?l?0.01606mm 10 为缩进或冒出的条纹数，本次试验每50环记一次读数。?N=50 ?2?d?642.4nm 本次试验选用半导体激光器，理论波长为635nm。相对差错? 原因剖析: 干与是否为严厉的等倾干与影响试验数据精确度。严厉的等倾干与要求移动反射镜镜妞Ml 和虚反射镜镜谢M2 严厉平 行。当两镜不平行 642.4?635635?100%?1.17% 的时分，构成的干与条纹就不是等倾干与，而是等厚干与,并且不是同心 读数差错。肉眼判别缩进或胃出的条纹，数条纹数时，读测微螺旋示数时会产生 随机差错。 ?m?15,P?1.0133?105Pa, L?10.0cm，?P?P1?P 2?18.3kPa 经核算得 2L?PP?1.000264 经查得，空气折射率理论值n?1.000278 相对差错?？ 差错剖析: 人为要素包含丈量差错，丈量小气室内的压强值，读数时等安稳后再 读数。环境要素包含压强、温度、湿度等。气体的折射率跟压强的巨细 有关，气体的折射率会跟着压强的改动而改动。一起，气体的折射率还与 温度有关。 试验遇到的问题及处理的办法】1.仪器装置结束，但没有干与现 象。有多种或许的状况。 两个光点重合，但没有干与现象。两束光的没有到达等光程的要求，或许是由于激光在传达进程中不在同一水平上，能够经过重复调理 光阑来调理。调理光阑的方位，在近间隔的方位调理光阑使光线经过刚好 经过光阑，调查光线是否仍是刚好经过光孔。 未加聚集透镜前两光点重合，加聚集透镜后重合点消失。或许由于光线未经过透镜的中心而产生折射形成光路偏折。 两个镜面并没有彻底笔直。在装置仪器的进程中，每个仪器应尽量确保光路经过仪器的中心，令光点的重合。 当用非单色光（比方白光）作为迈克尔逊干与仪的光源时，为什么就必须加补偿片？答：非单色光不同色光的折射率不同、波长不同，通 过调理Ml、M2 的方位不能到达等光程 71.000278 ?100%?0.0014% 1.000278 的意图。 丈量空气折射率能否用白炽灯做光源？答：不能，白光干与条纹数量少，且波长不是单值的。 三、试验小结 领会或收成】 试验前的预习很重要，经过了解辅导书上的纲要，微观地掌握做试验 的全程，做到成竹于胸，但咱们乂不能依赖于试验辅导书，许多当地都需 要咱们自己去多去考虑，它能够使咱们养成杰出的科学思维习惯。试验过 最重要的便是要做到用心调查及照实的记载，有些时分，试验的具体过程与参阅书中有所不同，这就需求咱们用心考虑；试验后的数据处理及 剖析也检测了咱们对该试验的全体掌握。做光学试验最需求的便是耐性和 谨慎。这个试验不只训练了咱们的着手操作能力，并且增强了咱们试验的 本质，在整个试验进程中，应当全祌灌输，具有谨慎的科学态度。 《大学物理试验》熊永红张昆实任忠明皮厚礼主编科学出版社2007