迈克尔逊干涉仪测量光波的波长实验报告
迈克尔逊干涉仪测量光波的波长
班级：姓名：学号：实验日期：
一、实验目的
1.了解迈克尔逊干涉仪的结构和原理，掌握调节方法；
2.利用点光源产生的同心圆干涉条纹测定单色光的波长。
二、仪器及用具（名称、型号及主要参数）
迈克尔逊干涉仪，He-Ne激光器，透镜等
三、实验原理
迈克尔逊干涉仪原
理如图所示。
两平面反
射镜M1、M2、光源S
和观察点E（或接收
屏）四者北东西南各据
一方。
M1、M2相互垂
直，M2是固定的，M1
可沿导轨做精密移动。
G1和G2是两块材料
相同薄厚均匀相等的平行玻璃片。
G1的一个表面上镀有半透明的薄银层或铝层，形成半反半透膜，可使入射光分成强度基本相等的两束光，称G1为分光板。
G2与G1平行，以保证两束光在玻璃中所走的光程完全相等且与入射光的波长无关，保证仪器能够观察
单、复色光的干涉。
可见G 2作为补偿光程用，故称之为补偿板。
G 1、G 2与平面镜M 1、M 2倾斜成45°角。
如上图所示一束光入射到G 1上，被G 1分为反射光和透射光，这两束光分别经M 1和M 2’反射后又沿原路返回，在分化板后表面分别被透射和反射，于E 处相遇后成为相干光，可以产生干涉现象。
图中M 2’是平面镜M 2由半反膜形成的虚像。
观察者从E 处去看，经M 2反射的光好像是从M 2’来的。
因此干涉仪所产生的干涉和由平面M 1与M 2’之间的空气薄膜所产生的干涉是完全一样的，在讨论干涉条纹的形成时，只需考察M 1和M 2两个面所形成的空气薄膜即可。
两面相互平行可到面光源在无穷远处产生的等倾干涉，两面有小的夹角可得到面光源在空气膜近处形成的等厚干涉。
若光源是点光源，则上述两种情况均可在空间形成非定域干涉。
设M 1和M 2’之间的距离为d ，则它们所形成的空气薄膜造成的相干光的光程差近似用下式表示 若 M 1与M 2平行，则各处d 相同，可得等倾干涉。
系统具有轴对称不变性，故屏E 上的干涉条纹应为一组同心圆环，圆心处对应的光程差最大且等于2d,d 越大圆环越密。
反之中心圆斑变大、圆环变疏。
若d 增加，则中心“冒出”一个条纹，反之d 减小，则中心“缩进”一个条纹。
故干涉条纹在中心处“冒出”或“缩进”的个数N 与d 的变化量△d 之间有下列关系
2cos d i δ=
即 λ = 2△d N
根据该关系式就可测量光波波长λ或长
度△d 。
四、实验步骤及操作
1. 单击登陆进入实验大厅
2. 选择光学实验单击
3. 双击迈克尔逊干涉仪进入实验界面
4. 在实验界面单击右键选择“开始实验”
5. 调节仪器。
（抓图）
6. 测量：由测量波长关系式可知，λ是以定值，
平移M 1来改变d ，观察等倾圆环条纹的变化规律并记录。
每“冒出”或“缩进”50个圆环（中央亮斑最大）记录一次M 1镜的位置，连续9次，用逐差法处理实验数据。
（抓图）
2d N λ∆=
五、数据记录及处理
1.数据列表
表1 平面镜M1位置
变化测量
条纹的吞吐数N10 50 100 150 200
d i /mm 48.49405 48.47880 48.46296 48.44682 48.43099
条纹的吞吐数N2250 300 350 400 450
d i+5/mm48.41513 48.40906 48.38347 48.37799 48.35196
△N= N2- N1250 250 250 250 250
△d i = (d i+5 -d i )/5/mm -0.015784 -0.013948 -0.015898 -0.013766 -0.015806 △（△d i）=△d i -△d/mm 0.059418 0.061254 0.059304 0.061436 0.059396
2. 数据处理
由上表知|△⎺d|= 0.075202mm N= 250
U A= 5.77350*10-6m
U B= 1.08305*10-6m
∴U△d= 5.87421*10-6m
∴Uλ= 2UΔd/N =46.99368nm
计算平均值⎺λ= (2△⎺d)/N = 601.616nm
根据标准值λ标= 632.8nm
百分相对误差:
E=(|⎺λ-λ标|)/λ标×100%=(|601.616-632.8|)/632.8×100%=4.927%
∴λ= (601.62 + 46.99)nm
六、回答预习思考题
1.测He-Ne激光波长时，要求n尽可能大，这是为什么？对测得的数据应采用什么方法进行处理？
答：n越大所测得的波长的精确度就越高，对实验测得的数据采用逐差法进行处理。
2.从实验原理图1中看，如果把干涉仪中的补偿板B去掉，会影响到哪些测量？哪些测量不受影响？
答：补偿板有两个作用，其一是补偿光程，其二是消色差，且最主要作用为消色差。
补偿板B的作用是使光程差仅由M1、M2的位置决定，若去掉B，那么光程差还受到平行板厚度、倾角、折射率等因素的影响。
综合分析可以知道，这样的话会使各个刻度的测量带来影响，而对于圆环数N则没有影响。