球王会官方迈克尔逊干与仪试验报告数据处理

　　精品文档2016 全新精品材料-全新公函范文-全程辅导写作 –独家原创 20迈克尔逊干与仪试验报告数据处理 迈克尔逊干与仪试验报告 迈克尔逊干与仪的调整与运用 原始数据及处理1.1 丈量钠光灯波长（?Na?589.3nm） 不确认度核算： ?A?2.48?x ?mm, ?B?0.00004mm ?U?d?mm U2U?d=4.4nm,Ur?100%=0.74%. 1.2双线、为什么白光干与不易调查到？ 答：两光束能产生干与现象除满意同频、同向、相位差 安稳三个条件外，其光程差还必须小 于其相干长度。而白光的相干长度只要微米量级，所以 只能在零光程邻近才干调查到白光干与。 2.2、为什么M1 和M2 没有严厉笔直时，眼睛移动干与 条纹会吞吐？ 答：由于没有严厉笔直时，会构成一个披肩状的光学腔。 遍地的光程差不相同，其干与条纹 的级数也会不同。所以眼睛移动时，干与条纹会吞吐。 精品文档 2016 全新精品材料-全新公函范文-全程辅导写作 –独家原创 202.3、评论干与条纹吐出或吞入时的光程差改动状况。 答：吞入时，光程差变小。而吐出时，光程差则变大。 2.4、为什么要加补偿板？ 答：由于分束板的参与，使其间一路光束比另一光束附 加了必定的光程。所以参与与分束板 厚度相同的补偿板来补偿这部分光程差。 2.5、怎么规划一个试验，运用迈克尔逊干与仪测玻璃的 折射率？ 答：以白光产生干与现象时，确认零光程处。测定在光 路中参与玻璃与否，白光产生干与时 M2 镜移动的间隔。再根据所参与玻璃的厚度，核算出 玻璃的折射率。 2.6、试根据迈克尔逊干与仪的光路，阐明各光学元件的 效果，并扼要叙说调出等倾干与、 等厚干与和白光干与条纹的条件及程序． 答：分束板：将光束分为两路光束。补偿板：补偿因分 束板产生的光程差。粗调螺丝：调理 使其与M1 镜大致笔直。细调拉丝：精细调理M2 方位，使使其与M1M2镜的方位， 镜严厉笔直。鼓轮：调理M2 镜的方位，使光学腔的厚 度改动。 等倾干与：光学腔应严厉平行。等厚干与：此刻光学腔 精品文档 2016 全新精品材料-全新公函范文-全程辅导写作 –独家原创 20为披肩状。白光干与：零光程处 邻近。 2.7、怎么运用干与条纹“吞”、“吐”现象，测定单色光的 波长? 答：数必定量的“吞”或“吐”，再根据公式?2?d?N 核算。 2.8、在根据干与条纹视见度周期改动的规则测定钠双 线波长差的办法中，你是怎么了解视 见度的改动规则？ 答：由于双波长产生明暗条纹的方位有必定的差异，当 双波长的明条纹正好重合时，此刻的 视见度最大。而当一波长的明条纹与另一波长的暗条纹 重合，此刻的视见度最小。所以视见度是周期改动的。 2.9、试总结迈克尔逊尔涉仪的调整关键及规则． 答：调整关键：1、粗调时，尽量使两像点重合在一起， 为后边的细调理省时间。2、细调时， 朝吞吐削减的方向调，需耐性及细心。3、鼓轮丈量前 须调零，且朝同一方向调理，避免产生空回差错。4、做白 光干与试验，调粗调鼓轮，使干与条件不断地在吞，此刻即 为向零光程方位调理。 2.10、在观测等倾干与条纹，使M1 与M2 逐渐挨近时， 干与条纹将越来越疏，试描绘并阐明 在零光程场所调查到的现象． 答：零光程处，两反射镜产生的光学腔重合。此刻适当 精品文档 2016 全新精品材料-全新公函范文-全程辅导写作 –独家原创 20于一个反射镜，不会产生干与条纹。调查到的现象应为一片 亮堂。 “迈克尔逊干与仪”试验报告 “迈克尔逊干与仪”试验报告 (A.A.Michelson)创造的。1887垂暮克尔逊和莫雷(Morley) 否定了“以太”的存在，为爱因斯坦的狭义相对论供给了试验 根据。迈克尔逊用镉红光波长作为干与仪光源来丈量规范米 尺的长度，建立了以光波长为基准的肯定长度规范，即1m=1 553 164．13 个镉红线的波长。在光谱学方面，迈克尔逊发 现了氢光谱的精细结构以及水银和铊光谱的超精细结构，这 一发现在现代原子理论中起了严重效果。迈克尔逊还用该干 涉仪丈量出太阳系以外星球的巨细。 因创造精细的光学仪器，和用以进行光谱学和衡量学的 研讨，并精细测出光速，迈克尔逊于 1907 年取得了诺贝尔 物理学奖。 （1）了解迈克尔逊干与仪的原理和调整办法。 丈量光波的波长和钠双线波长差。迈克尔逊干与仪、He-Ne 激光器、钠光灯、扩束镜 1.迈克尔逊干与仪结构原理 是迈克尔逊干与仪光路图，点光源S宣布的光射在 分光镜G1，G1 右外表镀有半透半反射膜，使入射光分红强 精品文档 2016 全新精品材料-全新公函范文-全程辅导写作 –独家原创 20度持平的两束。反射光和透射光别离笔直入射到全反射镜 M1 和M2，它们经反射后再回到G1 束光满意相干条件，可产生干与现象。G2 为补偿扳，它与G1 为相同材料，有相同的厚度，且 平行装置，意图是要使参与干 涉的两光束经过玻璃板的次数持平，波阵面不会产生横 向平移。 M1 为可动全反射镜，背部有三个粗调螺丝。 M2 为固定全反射镜，背部有三个粗调螺丝，旁边面和下 面有两个微调螺丝。 2.可动全反镜移动及读数 可动全反镜在导轨上可由粗动手轮和微动手轮的滚动 而前后移动。可动全反镜方位的读数为： (mm)（1）在mm 刻度尺上读出。 （2）粗动手轮：每转一圈可动全反镜移动1mm，读 数窗口内刻度盘滚动一圈共100 个小格，每小格为0.01mm， 由读数窗口内刻度盘读出。 （3）微动手轮：每转一圈读数窗口内刻度盘滚动一格， 即可动全反镜移动 0.01mm，微动手轮有 100 格，每格 0.0001mm，还可估读下一位。由微动手轮上刻度读出。 精品文档 2016 全新精品材料-全新公函范文-全程辅导写作 –独家原创 20留意螺距差的影响。 3.He-Ne 激光器激光波长测验原理及办法 光程差为： ?2dcos? ?2dcos? 时的光程差δ最大，即圆心所对应的干与等级最高。滚动手轮移动 M1，当 相应的θ角（或圆锥角），能够看到圆环一个个从中心“冒出” 减小时，圆环逐渐缩小，最终“吞没”在中心处。 每“冒”出或“缩”进一个干与环，相应的光程差改动了一个 波长，也便是M1 与M2’之间间隔 改动了半个波长。 若将M1 与M2 ’之间间隔改动了d 时，调查到N 个干与环改动，则 精品文档2016 全新精品材料-全新公函范文-全程辅导写作 –独家原创 由此可测单色光的波长。4.钠双线波长差的丈量原理和丈量办法 从条纹最明晰到条纹消失由于 M1 移动所附加的光程 2LmLm 是视场中的条纹接连呈现两次反衬度最低时 M1 所移动的间隔。 1.测He-Ne 激光的波长 (1)激光直接照射到分光板中部，调整调理螺丝使调查屏 上的最大最亮的2 个反射点严厉重合。 (2)放入扩束镜,使光斑均匀地射到分光板上，调理拉簧 螺丝，使屏上呈现的圆环的圆心移动到调查屏中心。 (3)调理微调鼓轮向一个方向滚动几圈，当看到调查屏上 有条纹吞吐了,记载M1 的初试方位d1。 (4)持续滚动微调鼓轮，每吞吐 50 个条纹记载一次 M1 的方位, 接连记载8 组数据。 2.测钠光的双线)点亮钠光灯，使光源与分光板等高并且坐落分光板 和M2 镜的中心连线的延伸线上。滚动粗调手轮，使M1 精品文档2016 全新精品材料-全新公函范文-全程辅导写作 –独家原创 20M2 至G1 的间隔大致持平。 (2)取下并悄悄放置好调查屏，直接用眼睛调查。细心调 节M2 后边或下方的调理螺丝，应能看到钠光的等倾条纹。 (3)滚动粗调手轮，找到条纹变含糊方位，调好标尺零点。 用微调手轮持续慢慢移动 M1，一起细心调查至条纹反衬度 最低时记下M1 的方位。跟着光程差的不断改动，按次序记 录六次条纹反衬度最低时M1 的方位读数。相邻两次读数差 等于Lm 1.测He-Ne激光的波长 6563－6328?100％＝?100％?3.7％ 63282.测钠光的双线m?=?10m =0.29580?10m=2.9580?10A ?58932 精品文档 2016 全新精品材料-全新公函范文-全程辅导写作 –独家原创 20?A?5.87A ?100％＝5.87－5.975.97 ?100％?1.7％ 1、迈克尔逊干与仪是精细仪器，在旋转调整螺丝和手轮时手要轻，动作要稳。切勿用手接触镜片。 2、调测微尺零点办法：先将微调鼓轮沿某一方向（按 读数的增或减）旋转至零线，然后以同方向滚动粗调鼓轮对 齐读数窗口中某一刻度，今后丈量时运用微调鼓轮须向同一 方向旋转。 3、微调鼓轮有方向空程，试验中假如半途反向 滚动，则须从头调整零点。 4、用激光束调理仪器时，应防 止激光束射入眼睛，使视网膜受伤。 （1）阐明迈克尔逊干与仪各光学元件的效果，并扼要 叙说调出等倾干与条纹的办法及留意事项。 答：在迈克尔逊干与仪光路图中，分光板 G1 将光线 全新精品材料-全新公函范文-全程辅导写作 –独家原创 10 20成反射与透射两束；补偿板G2 使两束光经过玻璃板的光程 持平；定镜M２和动镜M１别离反射透射光束和反射光束； 凸透镜将激光会聚扩束。 要取得等倾干与条纹把戏，就必须使M１和M2（M2 虚像）彼此平行，即M１ M2彼此笔直。别的还要有较 强而均匀的入射光。调理的首要程序是： 用水准器调理迈氏仪水平；目测调理激光管（本试验室选用激光光源）中心轴线，凸透镜中心及分束镜中心三 者的连线 敞开激光电源，用纸片挡住M１，调理M２反面的 三个螺钉，使反射光点中最亮的一点返 回发射孔；再用相同的办法，使M１ 反射的最亮光点 回来发射孔，此刻M１ 和M2 根本相互平行。 微调M２ 的相互笔直的两个拉簧，改动 M２ 为M１与M２ 现已平行了。同方向旋动大、小鼓轮， 就能够调查到非定域的等倾干与环纹的“冒”或“缩”。 留意事 迈克尔逊干与仪是精细仪器，在旋转调整螺丝和手轮精品文档 2016 全新精品材料-全新公函范文-全程辅导写作 –独家原创 11 20时手要轻，动作要稳。切勿用手接触镜片。 调测微尺零点办法：先将微调鼓轮沿某一方向（按读 数的增或减）旋转至零线，然后以同方向滚动粗调鼓轮对齐 读数窗口中某一刻度，今后丈量时运用微调鼓轮须向同一方 向旋转。 微调鼓轮有方向空程，试验中假如半途反向转 动，则须从头调整零点。 用激光束调理仪器时，应避免 激光束射入眼睛，使视网膜受伤。 （2）怎么运用干与条纹的“冒出”和“缩进”现象，测定单 色光的波长？ 答：每“冒出”或“缩进”一个干与环，相应的光程差改动了 一个波长，也便是M 12之间间隔改动了半个波长。若将M 与M’之间间隔改 变了d 时，调查到N 个干与环改动， 12 迈克尔逊干与仪试验报告迈克尔逊和法布里-珀罗干与仪 摘要：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中都有着重要的运用。经过迈克尔逊干 涉的试验，咱们能够了解迈克尔逊干与仪的结构并把握其调 整办法，了解电光源非定域干与条纹的构成与特色和改动规 律，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 精品文档 2016 全新精品材料-全新公函范文-全程辅导写作 –独家原创 12 20体试验进程与成果以及试验进程中的心得领会，并测验对实 验进程中遇到的一些问题进行解说。 关键词： 迈克尔逊干 涉仪；法布里-珀罗干与仪；干与；空气折射率； 一、导言 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，为研讨“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成干与。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，主 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束干与的仪器，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，在光学中一向 起着 重要的效果。在光谱学中，运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线的波长及其精 细结构。 1．把握迈克尔逊干与仪和法布里-珀罗干与仪的作业原 理和调理办法； 2．了解各类型干与条纹的构成条件、条纹 特色和改动规则； 3．丈量空气的折射率。 迈克尔逊干与仪M1、M2 是一对平面反射镜，G1、G2 是厚度和折射率 都彻底相同的一对平行玻璃板，G1 精品文档 2016 全新精品材料-全新公函范文-全程辅导写作 –独家原创 13 20称为分光板，在其外表 为补偿片，与G1平行。 当光照到 G1 射到M1，经M1反射后，透过G G1的半透膜上反射抵达 E；反射光 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 M1 M1?反射来的，?～M2 所以1、2 两束光好像从M2 与M1 因而迈克尔逊干与仪 中所产生的干与和M1 间构成的空气薄膜的干与等效。 （二）干与条纹 倾干与?与M2 严厉平行。关于入射角为?的光线dtan?sin?2dcos? cos? 为M1?和M2的间隔。由上式，能够得到产生明暗条 纹的条件 精品文档2016 全新精品材料-全新公函范文-全程辅导写作 –独家原创 14 20?arccos,?2d? ?arccos(2k?1)?,?4d? 其间k?0,1,2?，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 等厚干与?与M2 有必定的交角时，?与M2 交当M1 两镜地点的 平面之间会有一个交线 线间隔为 处以?角入射的光束，该光束经过两镜片反射产生的光程差为 ?2atan?cos?2atan?atan?2 若a、?与?都很小，致使atan?时，光程公式能够近似为?2atan?，此刻将产生等厚干与条纹。 用干与条纹丈量空气折射率用激光器做光源，将内壁长为 的小气室置于迈克尔逊精品文档 2016 全新精品材料-全新公函范文-全程辅导写作 –独家原创 15 20干与仪光路中，固定在反射镜 M1 前。调理干与仪，取得适量等倾干与条纹之后，向 气室里充气，再略微松开阀门，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 首要部件包含分光板、两个反射镜M1、M2。其间 M1 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与条纹以便于调查。 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-珀罗干与仪的首要部件。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 精品文档 2016 全新精品材料-全新公函范文-全程辅导写作 –独家原创 16 201．干与条纹的调查 运用氦氖激光器作为光源，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面包板上，可先不装置 聚集透镜。留意装置时开始预算光程，使两束光的光程大致 持平，调理各镜片等高共轴。各部分装置好后，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笔直，与 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，调理后视点后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中心， 即可取得等倾干与条纹图样。滚动测微螺旋改动两个平面镜 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，使其少量倾 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 平面镜之间的相对方位，调查并记载条纹的改动状况。 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d0，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Δd。 由下式核算激光的波长，并与理论值比较： 精品文档 2016 全新精品材料-全新公函范文-全程辅导写作 –独家原创 17 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。 3．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 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 1.0133105 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，气室内长期存 放高压气领会损坏压力表。 留意事项： 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 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。 精品文档 2016 全新精品材料-全新公函范文-全程辅导写作 –独家原创 18 20表格 迈克尔逊干与仪丈量激光器波长数据表运用逐差法： 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 ?0.01606mm10 为缩进或冒出的条纹数，本次试验每50 本次试验选用半导体激光器，理论波长为635nm。 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面M1 和虚反射镜镜 面M2 严厉平行。当两镜不平行 642.4?635 精品文档 2016 全新精品材料-全新公函范文-全程辅导写作 –独家原创 19 20635 ?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, 并且不是同心圆环。当不是等倾干与条纹的时分,就会对波长 的核算产生差错。 2）读数差错。 肉眼判别缩进或冒出的条纹，数条纹数时，读测微螺旋 示数时会产生随机差错。 核算在规范大气压下空气的折射率，并与理论值比较，核算相对差错。 ?m?15, P?1.0133?105Pa, L?10.0cm ?P?P1?P2?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。 仪器装置结束，但没有干与现象。有多种或许的情 精品文档 2016 全新精品材料-全新公函范文-全程辅导写作 –独家原创 20 1）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 平面上，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。 2）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 3）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，经过调理M1、M2 的方位不能到达 等光程 ?1.000278 ?100%?0.0014% 1.000278