球王会官方迈克尔逊干与试验报告

　　. . 迈克尔逊干与试验 39042122 吴淼 摘要：迈克尔逊干与仪是一个经典迈克尔逊和莫雷规划制造出来的精细光学仪 器，在近代物理和近代计量技能中都有着重要的使用。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把握其调整办法，知道电光源非定域干与 条纹的构成与特色，部分从并使用干 涉条纹的改动测定光源的波长。 试验原理： (1)迈克尔逊干与仪的光路 迈克尔逊干与仪的光路图如图 （一）所示。从光源 S 宣布的一束光 摄在分束板 G1 上，将光束分为两部 分：一部分从 G1 半反射膜处反射，射 向平面镜 M2；另一部分从 G1 透射， 图（一） 迈克尔孙干与仪光路 射向平面镜 M1。因 G1 和全反射平面镜 M1、M2 均成 45°角，所以两束光均笔直 射到 M1、M2 上。从 M2 反射回来的光，透过半反射膜；从 M2 反射回来的光，为 半反射膜反射。二者汇集成一束光，在 E 处即可调查到干与条纹。光路中另一平 行平板 G2 与 G1 平行，其资料厚度与 G1 完全相同，以补偿两束光的光程差，称 为补偿板。在光路中，M1’是 M1 被 G1 半反射膜反射所构成的虚像，两束相干光 相当于从 M1’和 M2 反射而来，迈克尔逊干与仪发生的干与条纹好像 M2 和 M1’ 之间的空气膜所发生的干与条纹相同。 （2）单色电光源的非定域干与条纹 S1’ 2d φ S2’ M2 平行 M1’且相距为 d，S 宣布的光对 M2 来说，如 S’宣布的光，而关于 E 处的调查者来说，S’如坐落 S2’ d 样。又因为半反射膜 G 的效果，M1 好像处于 S1’的方位， L 所以 E 处调查到的干与条纹，犹如 S1’、S2’宣布的球 S M1’ M2一 M1 G 面波，它们在空间处处相干，把调查屏放在 E 空间不同 方位，都能够看到干与斑纹，因而 S’ R EP 页脚 . . 这一干与为非定域干与。 假如把调查屏放在笔直于 S1’、S2’的方位上，则能够看到一组同心圆， 而圆心便是 S1’,、S2’的连线与屏的交点 E。设 E 处 （ES2’=L）的调查屏上，离中心 E 点远处某一点 P，EP 的间隔为 R，则两束光 的光程差为 L (L 2d)2 R2 L2 R2 Ld 时，打开上式并省略 d? /L? ，则有 L 2Ld / L2 R2 2d cos 式中φ是圆形干与条纹的倾角。所以亮纹条件为 2dcosφ=kλ (k=0,1,2,…) ① 由此式可知，当 k、φ一守时，假如 d 逐步减小，则 cosφ将增大，即φ角 逐步减小。也便是说，同一 k 级条纹，当 d 减小时，该圆环半径减小，看到的现 象是干与圆环缩；假如 d 逐步增大，同理看到的现象是干与条纹外扩。关于中心 条纹，若缩或外扩 N 次，则光程差改动为 2Δd=Nλ.式中，Δd 为 d 的改动量， 所以有 λ=2Δd/N ② 经过此式则能有改动的条纹数目求出光源的波长。 试验仪器： 迈克尔逊干与仪、氦氖激光器、小孔、扩束镜、毛玻璃。 试验过程： （1） 迈克尔逊干与仪的调整 ① 调理激光器，使激光束水平地射到 M1、M2 反射镜中部并笔直于仪器导轨。 首先将 M1、M2 反面的三个螺钉及两个微调拉簧均拧成半松，然后上下移动、 左右旋转激光器俯仰，使激光器入射到 M1、M2 反射镜中心，并使 M1、M2 放 射回来的光点回到激光束输出镜面中心。 ② 调理 M1、M2 相互笔直 页脚 . . 在光源前放置一小孔，让激光束经过小孔入射到 M1、M2 上，依据放射光点的 方位对激光束做进一步细调，在此基础上调整 M1、M2 反面的三个方位螺钉， 使两镜的反射光斑均与小孔重合，这时 M1 于 M2 根本笔直。 （2） 点光源非定域干与条纹的调查和丈量 ① 将激光器用扩束镜扩束，以取得点光源，这时毛玻璃调查屏上应呈现条纹。 ② 调理 M1 镜下方微调拉簧，使之发生圆环非定域干与条纹，这时 M1 与 M2 的 笔直程度进一步进步。 ③ 将别的一块毛玻璃放到扩束镜与干与仪之间以取得面光源。放下毛玻璃调查 屏，用眼睛直接调查干与环，一同细心调理 M1 的两个微调拉簧，直至眼睛 上下左右晃动时，各干与环巨细不变，即干与环中心没有被吞吐，仅仅圆环 全体随眼睛一同平动。此刻得到面光源定域等倾干与条纹，阐明 M1 与 M2 严厉笔直。 ④ 移走小块毛玻璃，将毛玻璃调查屏放回原处，仍调查点光源等倾干与条纹。 改动 d 值，使条纹外扩或缩，使用公式 λ=2Δd/N 测出激光的波长。要求圆 环中心每吞吐 1000 个条纹，即明暗改动 100 次记下一个 d 值，接连丈量 10 个 d 值。 数据记载与处理： 试验原始数据 试验次数 0 1 2 3 4 5 读数 d\mm 41.33654 41.36896 41.40095 41.43260 41.46397 41.49571 试验次数 6 7 8 9 10 读数 d\mm 41.52704 41.55958 41.59163 41.62375 41.65653 页脚 . . 试验数据处理 i 1 2 3 4 5 6 xi Ni 0 100 200 300 400 500 yi di 41.3365 41.3689 41.4009 41.4326 41.4639 41.4957 4 6 5 0 7 1 xi N 1 Ni 600 600 6000 600 600 yi d i di / mm 0.19050 0.19062 0.19068 0.19115 0.19256 i 7 8 9 10 11 xi Ni 600 700 800 900 1000 yi di 41.5