實(shí)驗(yàn)6-5 邁克爾遜干涉儀的原理與使用

1、實(shí)驗(yàn)6—5邁克爾遜干涉儀的原理與使用一實(shí)驗(yàn)?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(duì)薄膜干涉原理的理解。（3）.學(xué)會(huì)用邁克爾遜干涉儀測(cè)量物理量。二實(shí)驗(yàn)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(lái)，向右的光線經(jīng)補(bǔ)償板后被反射鏡M2反射回來(lái)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(diǎn)光源照射——非定域干涉如圖所示，為非定域干涉的原理圖。點(diǎn)S1是光源相對(duì)于M1的虛像，點(diǎn)S2’是光源相對(duì)于M2所成的虛像。則S1、S2`所發(fā)出的光線會(huì)在觀察屏上形成干涉。當(dāng)M1和M2相互垂直時(shí)，有S1各S2`到點(diǎn)A的光程差可近似為：①idLcos2??當(dāng)A點(diǎn)的光程差滿足下式時(shí)②?kidL???cos2A點(diǎn)為第k級(jí)亮條紋。由公式②知當(dāng)i增大時(shí)cosi減小，則k也減小，即條紋級(jí)數(shù)變高，所以中心的干涉條紋的級(jí)次是最高

3、的（2）擴(kuò)展光源照明——定域干涉在點(diǎn)光源之前加一毛玻璃，則形成擴(kuò)展光源，此時(shí)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。①M(fèi)1與M2嚴(yán)格垂直時(shí)，這時(shí)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(shí)，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(shí)，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(cè)量（1）.長(zhǎng)度及波長(zhǎng)的測(cè)量由公式②可知，在圓心處i=cosi=1這時(shí)00④?kdL???2鏡1向G1方向移動(dòng)一段距離，滿足，則白光干涉中央條紋將重新回到原來(lái)位2`???d置。這時(shí)＝l(n1)2`???d根據(jù)上式，測(cè)量平面鏡1前移的距離，就可以測(cè)量薄玻璃片的厚度l或折射率n。d?三實(shí)驗(yàn)器材邁克爾遜干涉儀及附件，HeNe激光器，擴(kuò)束鏡，光源等。四實(shí)驗(yàn)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(chǎng)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(cè)量激光波長(zhǎng)。1)觀察M1與M2嚴(yán)格垂直產(chǎn)生等傾干涉時(shí)，d0情況的干涉條紋及前后移動(dòng)?平面鏡M1時(shí)條紋的變化情況。2)移動(dòng)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(cè)量波長(zhǎng)，N要大于50.2?Nd??4)觀察M1與M2不嚴(yán)格垂直時(shí)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(kuò)展光源，觀察分析定

6、域干涉現(xiàn)象，并測(cè)量鈉黃光譜線的波長(zhǎng)差。1)M1與M2嚴(yán)格垂直產(chǎn)生等傾干涉時(shí)，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(dòng)平面鏡M1時(shí)，干涉條紋由清晰變模糊，由模糊再變清晰的周期過(guò)程，解釋原因，同時(shí)測(cè)量其周期。d?3)按式求出鈉黃光的波長(zhǎng)差。d??????2221????4)觀察M1與M2不嚴(yán)格垂直時(shí)的現(xiàn)象。（2）白光干涉現(xiàn)象的觀察，并設(shè)計(jì)出以下內(nèi)容的測(cè)量方法：1)測(cè)量平板玻璃折射率。