麥可遜幹涉儀測量光波波長(原理、操作、數據處理)

2021-01-19 在線物理實驗

在線物理實驗 丨 這是一篇關於麥可遜幹涉儀實驗的文章

【實驗原理】

1.產生幹涉的等效光路

光源S發出的光在G1的半反射面被分成反射光(1)和透射光(2)

光束(1)投向M1，經M1反射後穿過G1,光束(2)經過G2投向M2，經M2反射後再過G2，在G1半透膜面上反射

(1)和(2)是來自同一光源S的同一束光，是兩列相干光束，在E處相遇必有幹涉圖樣產生

2.單色光波長的測量


M2⊥M1時，即M2'∥M1，光以同一傾角θ入射在M2'和M1上，(1)和(2)兩束平行的相干光光程差為

d固定，傾角θ相同方向上光程差Δ相等，具有相等θ的各方向光束形成一個圓錐面，因此看到的明暗相間幹涉圓環。

Δ=2dcosθ

d增大時，圓環會從中心一個一個冒出

d減小時，圓環會從中心一個一個縮進

每當d增加或減小λ/2    ，就會冒出或縮進一個圓環，測出移動的距離Δd和冒出或縮進的圓環數N,則

從光路和光程差推導過程中可以看到：實驗中要求M2'∥M1，即在儀器調節中使M2⊥M1

【實驗操作】

1.儀器調節

⑴打開雷射器，調節幹涉儀水平，目測幹涉儀與雷射器大致同一高度，雷射束通過G1和G2垂直入射平面鏡M2中心


⑵將M1和M2背後的傾度調節螺絲處於鬆緊合適狀態 ,(留有可調節空間)，目測M1和M2處於豎直狀態


⑶轉動手輪目測M1和M2距離分光板相等


⑷遮住M1，調節M2背後的傾度調節螺釘，使其反射的光點正好射回雷射器的發射孔

⑸遮住M2，調節M1背後的傾度調節螺釘，使其反射的三個光點中間一個最亮的正好射回雷射器的發射孔

  由於雷射器發射孔是一個面，雖然光點都進入了發射孔，但不能保證光點完全重合

此時通過平面鏡傾度調節螺絲使觀察屏上已經接近的光點重合

⑹將擴束鏡放在雷射器與分光板之間適當位置在觀察屏E背面就可以看到等傾幹涉圓環條紋


⑺調節M2的傾度微調螺絲，使條紋變圓居中

2.測量

移動M1改變d觀察等傾幹涉條紋變化

             先轉動大輪使幹涉圓環有吞吐現象

 再轉動小輪每冒出或縮進50個圓環記錄一次M1鏡位置

測量過程中小輪沿一個方向轉動，避免空程誤差

【實驗數據】

【數據處理】

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