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天津大学工程光学测验——迈克尔孙插手仪的调

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天津大学工程光学测验——迈克尔孙插手仪的调

  天津大学本科生实验报告 w 课程名称:工程光学 实验一 一、 实验目的 姓名: 学号: 学院:精仪学院 专业:测控技术与仪器 年级: 成绩: 迈克尔逊干涉仪的调整及应用 其中 ?h ? h1 ? h2 ,?m ? m1 ? m 2 式中 ?h 为 M 1 移动的距离, ?m 为暗斑变化的次数。 当 ?m ? 1 时,则 ?h ? 1. 了解迈克尔逊干涉仪的原理和结构; 2. 学会迈克尔逊干涉仪的调整,基本掌握其使用方法; 3. 观察各种干涉现象,并能利用等倾条纹的变化测量钠光波长。 二、 实验原理 从光源 S 发出的光照射到分光镜 G1 上,光 被分为两书,反射光入射到平面反射镜 M1(动 1 ? 2 ,就是说,当中心暗斑变化一次(即移动一个 条纹)时, M 1 移动了 M M 2? 1 ? 2 的距离,所以 2?h ?m ? ? 镜) , 透射光经补偿镜 G2 入射到平面反射镜 M2 , S 2 G 1 用上式既可以计算出被测光源的波长。 G 2 两束光分别被 M1、M2 反射,重新在 G1 处会合, 若满足相干条件就会产生干涉效应。 迈克尔逊干涉仪产生干涉的原理与 “空气平 板”所产生的干涉相同,在测量光波长时,首先 将仪器调出较少的等倾条纹,仪器的附加光程为 三、 M 2 实验仪器 1. 迈克尔逊干涉仪一台 2 1 2. 钠光光源一台 3. 白炽灯一台 四、 实验内容与步骤 P ? 2 。则中央处的光程差: 1. 仪器的调整 1) 开启钠光灯。 (钠光灯窗口有一毛玻璃,表面刻划一个十字叉丝) ?=2h ? ? 2 ……………………① 2) 目测反射镜 M1、M2 到 G1 的距离近似相等。通过旋转手轮移动 M1,使 M1 调整 至适合位置。 3) 判断两束光是否相遇。首先观察光源中的十字叉丝经 M1、M2 的反射像,若 如下图(a)所示,两叉丝像重合说明两束光相遇;如若图(b) (c)(d) 所示,说明两束光未相遇,则需调整 M2 上三个微调螺丝。 式中:h 为 M1 与 M2 之间的距离, ? 为光源的波长。 若中央调成一个暗斑时,光程差 ? 1? ?= ? m ? ? ? ……………………② 2? ? 由①②得: 2h ? m ?,2?h ? ?m ? (a) (b) (c) (d) 天津大学本科生实验报告 课程名称:工程光学 2. 观察干涉条纹 1) 当平面反射镜 M1 和 M2 不垂直时, 由 E 方向观察视场中形成平行等 间距直条纹,为何种条纹?其条纹间距大小于什么有关。 2) 若继续调节 M2 上三个螺钉及 M2 下方两个微调手轮,使得 M1 和 M2 垂直,由 E 观察视场,可以看到由同心圆组成的干涉环,这就是 等倾干涉条纹。 3) 在通过旋转手轮,改变 M1 的位置,使干涉场中只有几条较粗的条 纹 (直条纹、 圆条纹均可) , 此时 M1、 M2 到 G2 间的光程近似相等 (光 程差近似等于零) ,换上白炽灯,继续调节鼓轮,就可以观察到彩 色条纹。 3. 测量钠光灯波长 1) 先将一起调出较少的等倾干涉条纹,使中心出现一个暗斑。 2) 旋转鼓轮,使条纹变化 50 次,测出△h。 3) 计算出波长。 实验测得: ?h ? 14.74? m 五、 姓名: 学号: 学院:精仪学院 专业:测控技术与仪器 L ? ? 2n ? 年级: 成绩: 其中, ? 为光的波长, n 为空气的折射率, ? 为参考反射镜和测量 反射镜之间的夹角。 思考题 1. 为什么用单色光跳出的干涉条纹换上白炽灯后就看不到条纹?在什么条 件下可以同时看到白光和单色光产生的干涉条纹? 答:由公式 L ? ? 可知条纹间距和光波波长成正比,白光是 2n ? 众多单色光组成的,各波长的光所产生的干涉条纹不等间距的 分布,重叠,所以看不到条纹。 通过调节倾角 ? 使不同颜色的干涉条纹近似相等,这样就 可以在零级条纹附近同时看到白光和单色光所形成彩色的干涉 条纹。 2. 等倾干涉条纹疏密程度与 M1 和 M2 组成的“空气平板”厚度关系?实际中 如何判断“空气平板”厚度的增减?(请用实验现象说明) 答:平行平板产生的等倾干涉条纹间距 e ? ? ? 4. 注意事项 2?h 2 ? 14.74 ? ? 0.5896? m ?m 50 n? ? f ,其 2n ? h sin ?1 2 1) 测量过程中要匀速旋转鼓轮,不可太快,否则条纹变化很快容易 出现变化次数漏记现象,小白入行互联网教你沿途来学测试,造成较大的测量误差。 2) 注意消除读数机构中螺纹空程带来的读数误差,提高测量精度。 中 h 为两平板间距,公式中各量独立,所以干涉条纹疏密程度 和“空气平板”厚度成反比。试验中可用通过目镜视野中等倾 干涉环的多少来判断“空气平板”厚度的增减,所看到的环数 越多则厚度越小,反之也成立。 当平面反射镜 M1 和 M2 不垂直时, 由 E 方向观察视场中形成平 行等间距直条纹,这是等厚干涉条纹。 等厚干涉间距 L 为 天津大学工程光学实验——迈克尔孙干涉仪的调整及应用_物理_自然科学_专业资料。天津大学本科生实验报告 w 课程名称:工程光学 实验一 一、 实验目的 姓名: 学号: 学院:精仪学院 专业:测控技术与仪器 年级: 成绩: 迈克尔逊干涉仪的调整及应用 其中 ?h ?

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