迈克尔逊干涉仪天津科技大学物理实验

迈克尔逊干涉仪的调整与使用实验报告
班级 186*** 组 6*** 姓 名 **龙 学号 1****306 实验成绩
周（双）星期 二 （下午）同组人 实验台号 教师签字

[实验目的]
了解迈克尔逊干涉仪的原理、结构和调节方法
观察非定域干涉条纹，测量氦氖激光的波长
增强对条纹可见度和时间相干性的认识

[实验仪器]
迈克尔逊干涉仪和HeNe激光器、小孔光阑、短焦透镜（扩束镜），等。

[实验原理]
1.迈克耳逊干涉仪的干涉原理（光路图如图1所示）
光程差为 
  
第k级条纹对应的入射角应满足条件

光源S发出的光射向A板而分成(1)、(2)两束光，这两束光又经 和 （图中被隐藏）反射，分别通过G1的两表面射向观察处O，相遇而发生干涉，G2作为补偿板的作用是使(1)、(2)两束光的光程差仅由 、 与A板的距离决定。
由此可见，这种装置使相干的两束光在相遇之前走过的路程相当长，而且其路径是互相垂直的，分的很开，这正是它的主要优点之一。从O处向A处观察，除看到 镜外，还可通过A的半反射膜看到 的虚像2’， 与 镜所引起的干涉，显然与 、 引起的干涉等效， 和 形成了空气“薄膜”，因 不是实物，故可方便地改变薄膜的厚度(即 和 的距离)，甚至可以使 和 重叠和相交，在某一镜面前还可根据需要放置其他被研究的物体，这些都为其广泛的应用提供了方便。

[数据记录和处理]
转动鼓轮，观察到干涉条纹中“吞”“吐”变化。中心每“生成”或“吞进”30个干涉条纹记录一次数据，连续记录6次。
选择M1镜的一个初始位置，作为第一列填入表格，每“生成”或“吞进”30个干涉条纹时M1镜的位置填入表格其它列中。

测量编号 1 2 3 4 5 6
D（mm） 29.53000 29.53942 29.54888 29.55840 29.56790 29.57740

 利用逐差法，根据上面的数据算出三组差值，并填入下表

测量编号 1 2 3
（mm）
0.0284 0.0285 0.0285

数据处理

∆D分别为D4-D1,D5-D2,D6-D3,即
29.55840-29.53000=0.0284mm
29.56790-29.53942=0.0285mm(约等于)
29.57740-29.54888=0.0285mm(约等于)

∆D平均值约为0.02846mm
λ=2*∆D平均值/90=633.33nm（注意单位）

[结果表达]
利用逐差法处理数据，计算得出该实验中He-Ne激光的波长为λ= 633.33 （nm）

[思考题]

1. 利用迈克耳孙干涉仪测量单色光的波长时，如何改变两束光的光程差？

光程差δ随着入射角θ的变化而改变，放入介质后调节微动旋钮，可以观察到圆圈的吞吐现象，说明光程差发生了改变。

2. 利用迈克耳孙干涉仪测量单色光的波长时，条纹中心每“吞”进（或“吐”出）一个圆形条纹，到达该处的两束光的光程差变化多少？

变化了一个波长，因为光程差为kλ（k=1，2，…）时为纹，每吞、吐一个圆形亮纹，在原亮纹位置被光程差(k+1) λ或(k-1) λ亮纹替代，故两束光光程差变化一个λ。

3、在测量之前如何调整微动鼓轮的零点对齐？若不调整零点对齐，测量数据时会造成什么影响（可以举例说明）。

按某一方向旋动微调鼓轮，观察到圆环的冒进或缩后，继续按原方向旋转微调鼓轮使其 0 刻线与准线对齐，然后以相同方向转动粗调鼓轮，之后在读数窗内观察，使其与某一刻读与准线对齐，此时调零完成。
若不调零，测量中第一次测量数据会产生巨大误差，因为微调鼓轮有一段转动是无效的，此误差为人为误差。