大学物理仿真实验报告
迈克尔逊干涉仪
一、试验目的
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Biblioteka 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G2作为补偿光程用，故称之为补偿板。G1、G2与平面镜M1、M2倾斜成45°角。
6.测量：由测量波长关系式可知，λ是以定值，平移M1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M1镜的位置，连续9次，用逐差法处理实验数据。（抓图2）
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N1
0
50
100
150
200
百分相对误差E= =0.0379%
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？
如上图所示一束光入射到G1上，被G1分为反射光和透射光，这两束光分别经M1和M2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M2由半反膜形成的虚像。观察者从E处去看，经M2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M1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M1和M2两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M1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
di/mm
48.49405
48.47814
48.46283
48.44700
48.43115
条纹的吞吐数N2
250
300
350
400
450
di+5/mm
48.41532
48.39955
48.38340
48.36755
48.35172
△N=N2-N1
250
250
250
250
250
△di= /mm
-0.07873
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。
若M1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
-0.07859
-0.07943
-0.07945-
-0.07943
△（△di）=△di-△ mm
0.00040
0.00054
-0.00030
-0.00032
-0.00030
λ= /m
6.33×
N=250
2.数据处理
由上表知△ =-0.07913mm
计算平均值λ= = × =633.0nm
根据标准值 =632.8nm
即λ=
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：右击打开光源——左键托小孔光栏至迈克尔逊干涉仪与激光器之间——右击选调节光栏或凸透镜高度——不断单击左右键调节小孔光栏高度直至出现5个红点——右键选调节M2镜上的螺钉——左右键旋转史下方两个红点与上方红点重合并出现粉红色光环——关闭M2上螺钉窗口——右键选光栏或凸透镜归位——左键托光栏回原位——左键托凸透镜至迈克尔逊干涉仪与激光器之间——右键选调节光栏或凸透镜高度至出现深红色光环——右击选测He-Ne激光的波长——右击选导轨侧面毫米刻度尺——左击显示读数窗口——右击显示微动手轮(抓图1)