1 2 1 2 1 2 1 2
1 2
实验目的：
1） 学会使用迈克尔逊干涉仪
2） 观察等倾、等厚和非定域干涉现象
3） 测量氦氖激光的波长和钠光双线的波长差。
实验仪器：
氦氖激光光源、钠光灯、迈克尔逊干涉仪、毛玻璃屏实验原理：
1：迈克尔逊干涉仪的原理：
迈克尔逊干涉仪的光路图如图所示，光源
S 出
发的光经过称 45。
放置的背面镀银的半透玻璃板
P 1 被分成互相垂直的强度几乎相等的两束光， 光
路 1 通过 M 1 镜反射并再次通过 P 1 照射在观察平
面 E 上，光路 2 通过厚度、折射率与 P 1 相同的玻
璃板 P 2 后由 M 2 镜反射再次通过 P 2 并由 P 1 背面的
反射层反射照射在观察平面 E 上。
图中平行于 M 的M '
是M 经
P 反射所成的虚 1
2
2
1
像，即 P 到 M 与 P 到
M '
的光程距离相等，故从 P 到M 的光路可用 P 到M '
等
价替代。
这样可以认为 M 与
M '
之间形成了一个空气间隙， 这个空气间隙的厚度
可以通过移动 M 1 完成，空气间隙的夹角可以通过改变 M 1 镜或 M 2 镜的角度实现。
当 M 与M ' 平行时可以在观察平面 E 处观察到等倾干涉现象，当 M 与M '
有一
1
2
1
2
定的夹角时可以在观察平面 E 处观察到等厚干涉现象。
2：激光器激光波长测量原理：
由等倾干涉条纹的特点，当 θ =0 时的光程差 δ 最大，即圆心所对应的
1 2 1 2
干 涉级别最高。
转动手轮移动 M1，当 d 增加时，相当 于增大了和 k 相应的θ 角 ，可以看到圆 环一个个从中心 “冒出” ；若 d 减小时，圆环逐渐 缩小， 最后“淹没”在中心处。
每“冒” 出或“ 缩”进一个干涉环，相应的光程差改变了一个波长， 也就是 M 与 M ’ 之间距离
变化了半个波长。
若将 M 与 M ’
之间距离改变了 △d 时，观察到 N 个干涉环变化，则 △d=N 由此可测单色光
的波长。
3：钠光双线波长差的测定：
在使用迈克尔逊干涉仪观察低压钠黄灯双线的等倾干涉条纹时，可以看到
随着动镜 M 1 的移动，条纹本身出现了由清晰到模糊再到清晰的周期性变化，即
反衬度从最大到最小再到最大的周期性变化， 利用这一特性， 可测量钠光双线波长差，对于等倾干涉而言，波长差的计算公式为： 实验内容与数据处理：
（1）
）观察非定域干涉条纹
1） 通过粗调手轮打开激光光源， 调节激光器使其光束大致垂直于平面反光镜
M 2 入射，取掉投影屏 E ，可以看到两排激光点
2） 粗调手轮移动 M 1 镜的位置，使得通过分光板分开的两路光光程大致相等
3） 调节M 1 、M 2 镜后面的两个旋钮， 使两排激光点重合为一排，并使两个最
亮的光点重合在一起。
此时再放上投影屏 E ，就可以看到干涉条纹。
4） 仔细调节 M 、 M 镜后面的两个旋钮，使 M 与
M '
平行，这时在屏上可
以看到同心圆条纹，这些条纹为非定域条纹。
5） 转动微调手轮，观察干涉条纹的形状、疏密及中心“吞” 、“吐”条纹随光程差
改变的变化情况。
（2））测量He-Ne 激光波
长
1）调整仪器的测量零点
2）向同一个方向缓旋动微调手轮，当观察到条纹显著的涌出或缩进时，开
始记录此时M1 镜的位置m 0 。
持续沿同一方向旋动微调手轮，条纹中心每“吞”或“吐1”00 条条纹记一次h 值，连续记录十次，并将数据记录在相应表格中，并计
算出激光波长及其误差
（3））钠光双线波长差的测定
1）将光源换为钠灯，在钠光灯与P1 之间放置一块磨砂玻璃，并将投影屏 E 取下，通过分光板 A 直接观察干涉条纹。
2）缓慢旋动微调手轮，观察钠灯产生的干涉条纹的吞吐。
3）继续缓慢旋动微调手轮移动M 1 镜，观察到条纹的反衬度周期变化，记
录条纹从不可见到下个不可见时M 2 的位置d 值，连续记录六次，讲数据记录在相应表格中，利用最小二乘法求出 d ，计算钠光双线的波长差及其误差。
数据处理
由最小二乘法可得到
=0.03295mm
计算可得到波长=659nm
误差为：
由最小二乘法可得到=0.28340mm
计算可得到波长差=0.6121nm
误差为：
．
实验分析讨论与结论：
本实验以迈克尔逊干涉仪为主要工具，观察了激光的等倾干涉和等厚干涉，
并根据等倾干涉的特点，利用相关的公式测出了He-Ne 激光的波长以及钠光双
线的波长差，由于仪器精度的影响，实验存在一定的误差，但在正常范围内，精
度较高；在试验处理的时候如果不采用最小二乘法也可采用取平均值的方法，在一定程度上减小偶然误差的影响。
1：在计量图像“吞”下条纹时所移动的距离存在一定的误差，所以实验中一定要小心
谨慎，细盘的转动要慢；对反衬度的判断也不足够精确。
2：大
小鼓轮空转也会引起误差，所以每次测量必须沿同一方向旋转，不得中途
倒退。
3：
试验中的镜面只能大致的满足相互之间的几何关系，所以公式的推导有一定的
误差，可在计算中加以适当的修正。
本次实验整体来看测得的实验数据符合要求。
结论：通过本次实验掌握了迈克尔逊干涉仪的使用，观察到了等倾干涉、等厚干涉的现象、较为准确的测出实验室所用He-Ne 激光的波长以及钠光双线的波长差。
参考文献：1：李朝荣、徐平、唐芳、王慕兵。
基础物理实验【M】，北京航空航
天大学出版社。
2：张三慧主编大学物理学，清华大学出版社。
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