迈克尔孙干涉仪实验报告（90-95分）

一、实验目的

[线上学习不用写]

1、使用迈克耳孙干涉仪测量钠光的波长及双线波长差。

2、学习迈克耳孙干涉仪的原理和调节方法。

3、掌握迈克尔孙干涉仪实验的基本原理和方法。

二、实验仪器

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迈克耳孙干涉仪实验的主要仪器有:

HeNe激光器，Na光源，白光源，小孔光阑，短焦透镜(扩束镜)，迈克耳孙干涉仪

三、实验原理

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迈克耳孙干涉仪的原理图中，A和B为材料、厚度完全相同的平行板，A的一面镀上半反射膜，、为平面反射镜，是固定的，和精密丝杆相连，使其可前后移动，最小读数为mm，可估计到mm，和后各有几个小螺丝可调节其方位。

一个点光源S发出的光束经干涉仪的等效薄膜表面和反射后，相当于由两个虚光源、发出的相干光束(图2)。若原来空气膜厚度(即和之间的距离)为h，则两个虚光源和之间的距离为2h，显然只要和 (即)足够大，在点光源同侧的任一点P上，总能有和的相干光线相交，从而在P点处可观察到干涉现象。

四、实验内容

1.观察非定域干涉条纹；

(1) 调整光路，使M1和M2垂直，(即// )

打开He-Ne激光器，使激光束基本垂直面，在光源前放一小孔光阑，调节上的三个螺钉(有时还需调节M1后面的三个螺钉)，使从小孔出射的激光束，经与反射后在毛玻璃上重合，这时能在毛玻璃上看到两排光点一一重合。

(2)去掉小孔光阑，换上短焦距透镜而使光源成为发散光束，在两光束程差不太大时，在毛玻璃屏上可观察到干涉条纹，轻轻调节后的螺钉，应出现圆心基本在毛玻璃屏中心的圆条纹。

(3)转动鼓轮，观察干涉条纹的形状，疏密及中心“吞”、“吐”条纹随程差的改变而变化的情况。

2. 测量氦氖（He-Ne）激光的波长；

采用非定域的干涉条纹测波长:缓慢转动微动手轮，移动M1以改变h，中心每“生出”或“吞进”50个条纹，记下对应的h值。N的总数要不小于500条，利用式(2) 

和适当的数据处理方法求出值。

3. 测钠黄光的波长及钠黄光双线的波长差。

（1）开调节界面，点击电源开关打开电源，关闭调节界面。双击迈克耳孙干涉仪，点击观察屏(毛玻璃)。鼠标通过调节镜上的三个旋钮来调节镜的方向，使两排光点重合。双击小孔光阑打开调节界面。调节高度，并注意桌面上的干涉仪，当激光恰好可以通过小孔光阑照在干涉仪上时停止调节，双击迈克耳孙干涉仪，点击观察屏(毛玻璃)。

（2）通过调节镜上的三个旋钮来调节镜的方向，使两排光点重合。如下图。双击短焦透镜，打开调节界面。调节高度，并注意桌面上的干涉仪，当激光恰好可以通过短焦透镜照在干涉仪上时停止调节，关闭调节窗口光路调节后。可以看见干涉仪上出现明亮的干涉条纹。

（3）小心的调节镜上的旋钮，使条纹圆环的中心在毛玻璃的中心。调节粗调旋钮，使条纹处于比较容易数清楚的粗细，然后选择一个位置作为起始位置，记下此时的读数，点击微调旋钮进行调节，当图像“吞吐”30个条纹的时候记下当前读数，连续记录几次数据。

五、数据处理
1.测量氦氖（He-Ne）激光的波长

原始数据

测量编号

1

2

3

4

5

6

D(mm)

30.77000

30.78065

30.79130

30.80200

30.81265

30.82302

用逐差法处理数据，根据相应公式计算He-Ne激光的波长λ(nm)。

2.测量钠（Na）光的波长及钠光双线的波长差

2.1测量钠光的波长

原始数据

测量编号

1

2

3

4

5

6

D (mm)

30.56062

30.56972

30.57892

30.58703

30.59617

30.60535

用逐差法处理数据，根据相应公式计算钠光的波长λ(nm)。

2.2测量钠光双线的波长差

原始数据

测量编号

1

2

3

4

D(mm)

30.74632

31.03342

31.32432

31.61902

用逐差法处理数据，根据相应公式计算钠光双线的波长差d(nm)。

六、思考题

1.在单色光干涉的条件下，去掉补偿镜是否影响实验的正常进行？

不会影响实验的正常进行。补偿镜是为了补偿反射光的光程差。若用单色光照明，不会产生色散，所以可以用空气光程来进行补偿，而并不一定要用补偿镜进行补偿。

2.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？

n越大，所测的波长的精确度越高。要求n尽可能大，是所测距离增大，由于仪器精度一定，所以相对误差会减小。测量的数据用逐差法处理。

七、实验总结       

          本次实验测得的He-Ne激光的波长λ=631.4nm，钠光的波长λ=588.33nm，钠光双线的波长差d=0.58nm。

实验注意事项：认为记录数据时，一定要认真并正确读数，不能读错数据。测量激光束波长时，微调旋钮只能向一个方向转动，以免引起空程误差。眼睛不要正对着激光束观察，避免损伤视力。不能用手触摸迈克尔孙干涉仪的光学元件。

实验心得：通过本次实验我了学习迈克耳孙干涉仪的原理和调节方法。掌握了迈克尔孙干涉仪实验的基本原理和方法。并且对使用迈克耳孙干涉仪测量钠光的波长及双线波长差有了一定的学习和了解。通过本次实验，我对迈克尔孙干涉实验有了更进一步的认识和了解。