實驗6-5 邁克爾遜干涉儀的原理與使用

1、實驗6—5邁克爾遜干涉儀的原理與使用一實驗?zāi)康模?）.了解邁克爾遜干涉儀的基本構(gòu)造，學(xué)習(xí)其調(diào)節(jié)和使用方法。（2）.觀察各種干涉條紋，加深對薄膜干涉原理的理解。（3）.學(xué)會用邁克爾遜干涉儀測量物理量。二實驗原理1.邁克爾遜干涉儀光路如圖所示，從光源S發(fā)出的光線經(jīng)半射鏡的反射和透射后分為兩束光線，一束向上一束向右，向上的光線又經(jīng)M1反射回來，向右的光線經(jīng)補償板后被反射鏡M2反射回來在半反射鏡處被再次反射向下，最后兩束光線在觀察屏上相遇，產(chǎn)生

2、干涉。2.干涉條紋（1）.點光源照射——非定域干涉如圖所示，為非定域干涉的原理圖。點S1是光源相對于M1的虛像，點S2’是光源相對于M2所成的虛像。則S1、S2`所發(fā)出的光線會在觀察屏上形成干涉。當(dāng)M1和M2相互垂直時，有S1各S2`到點A的光程差可近似為：①idLcos2??當(dāng)A點的光程差滿足下式時②?kidL???cos2A點為第k級亮條紋。由公式②知當(dāng)i增大時cosi減小，則k也減小，即條紋級數(shù)變高，所以中心的干涉條紋的級次是最高

3、的（2）擴展光源照明——定域干涉在點光源之前加一毛玻璃，則形成擴展光源，此時形成的干涉為定域干涉，定域干涉只有在特定的位置才能看到。①M1與M2嚴(yán)格垂直時，這時由于d是恒定的，條紋只與入射角i在關(guān)，故是等傾干涉②M1與M2并不嚴(yán)格垂直時，即有一微小夾角，這種干涉為等厚干涉。當(dāng)M1與M2夾角很小，且入射角也很小時，光程差可近似為③)21(2)2sin1(2cos222idididL??????在M1與M2`的相交處，d＝0，應(yīng)出現(xiàn)直線條紋

4、，稱中央條紋。3.定量測量（1）.長度及波長的測量由公式②可知，在圓心處i=cosi=1這時00④?kdL???2鏡1向G1方向移動一段距離，滿足，則白光干涉中央條紋將重新回到原來位2`???d置。這時＝l(n1)2`???d根據(jù)上式，測量平面鏡1前移的距離，就可以測量薄玻璃片的厚度l或折射率n。d?三實驗器材邁克爾遜干涉儀及附件，HeNe激光器，擴束鏡，光源等。四實驗內(nèi)容1.必做內(nèi)容（1）.干涉儀的調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)干涉儀使在觀察屏上可看到干涉

5、條紋。再調(diào)拉簧螺絲，使干涉條紋處于光場中心，則M1與M2`完全平行。（2）.觀察與分析HeNe激光的非定域干涉現(xiàn)象，并測量激光波長。1)觀察M1與M2嚴(yán)格垂直產(chǎn)生等傾干涉時，d0情況的干涉條紋及前后移動?平面鏡M1時條紋的變化情況。2)移動觀察屏的位置，觀察條紋是否都清晰，扒斷干涉條紋是否定域。3)按測量波長，N要大于50.2?Nd??4)觀察M1與M2不嚴(yán)格垂直時等厚干涉的條紋。2選做內(nèi)容（1）用鈉黃光與毛玻璃形成擴展光源，觀察分析定

6、域干涉現(xiàn)象，并測量鈉黃光譜線的波長差。1)M1與M2嚴(yán)格垂直產(chǎn)生等傾干涉時，在原觀察屏上能否觀察到干涉條紋？去掉觀察屏用眼睛直接觀察能否看到干涉條紋？解釋原因。2)觀察在移動平面鏡M1時，干涉條紋由清晰變模糊，由模糊再變清晰的周期過程，解釋原因，同時測量其周期。d?3)按式求出鈉黃光的波長差。d??????2221????4)觀察M1與M2不嚴(yán)格垂直時的現(xiàn)象。（2）白光干涉現(xiàn)象的觀察，并設(shè)計出以下內(nèi)容的測量方法：1)測量平板玻璃折射率。