实验6.12-迈克尔逊干涉仪.课件.ppt

1、实验六实验六 迈克耳孙干涉仪迈克耳孙干涉仪1掌握迈克尔逊干涉仪的调节和使用方法；2学会用迈克尔逊干涉仪观察白光的干涉条纹。实验六实验六 迈克耳孙干涉仪迈克耳孙干涉仪l P1为分光板、P2为补偿板，M1、M2为两反射镜，透过读数窗可看到读数鼓轮，转动手轮可使M1在套轨上移动。l 套轨上有050mm刻度。粗动手轮分度値为0.01mm，微 动 手 轮 分 度 値 为0.0001mm。l 使用该仪器时，所有的光学元件绝对不能用手接触，否则会损坏光学表面。实验六实验六 迈克耳孙干涉仪迈克耳孙干涉仪单色光源单色光源21MM 反反射射镜镜 2M反射镜反射镜1M2P补偿板补偿板 分光板分光板 1P 移动导轨移

2、动导轨1M21/PP21M,ME实验六实验六 迈克耳孙干涉仪迈克耳孙干涉仪反反射射镜镜 2M21MM 反射镜反射镜1M单色光源单色光源1P2P光程差光程差d2 的像的像2M2Md实验六实验六 迈克耳孙干涉仪迈克耳孙干涉仪（1 1）扩展光源照明产生的干涉图）扩展光源照明产生的干涉图 M1、M2严格平行时，为等倾干涉，所有倾角为i 的入射光线，由M1、M2反射光线的光程差 均为： id cos2 在E处可看到一组明暗相间的同心圆纹，其条纹特点是特点是：A. 条纹级次以中心最高，在条纹中心，i=0，中心亮点kd 2dk2 当M1、M2 的间距d逐渐增大时，可看到条纹从中心“涌出”，且每当d 增加/2

3、就有一个条纹涌出。反之则出现条纹向中心“陷入” 。 圆心处干涉条纹的级次：实验六实验六 迈克耳孙干涉仪迈克耳孙干涉仪u 当当M1与与M2之之间距离变大时，圆形间距离变大时，圆形干涉条纹从中心一个干涉条纹从中心一个个涌出个涌出,并向外扩张并向外扩张,干干涉条纹变密涉条纹变密; u 距离变小时，距离变小时，圆形干涉条纹一个个圆形干涉条纹一个个向中心陷入向中心陷入,干涉条纹干涉条纹变稀变稀 。干涉花样及波长测量原理干涉花样及波长测量原理实验六实验六 迈克耳孙干涉仪迈克耳孙干涉仪 只要数出涌出或陷入的条纹数，即可得到平面镜M1向M2以波长为单位移动的距离。 2Nd 实验六实验六 迈克耳孙干涉仪迈克耳孙

4、干涉仪相邻条纹角间距 （如k级和k-1级）) 1(cosd2cosd21kikikk将两式相减，当 21cos2ii较小时，ikikkkkdiiii21上式表明：d一定时， 较小时， 较大，即干涉条纹的分布是中心较宽， 较大时， 较小，即干涉条纹的边缘较窄，显得条纹很密集。 kikikikiB.干涉条纹分布特点：中心宽边缘窄实验六实验六 迈克耳孙干涉仪迈克耳孙干涉仪 所得到的干涉一般为等厚干涉，在两镜面交线附近处，干涉条纹为平行于 M1、M2 的交线的等间隔的直线条纹。在离 M1、M2交线较远处，干涉条纹变成现内弯的弧线。实验六实验六 迈克耳孙干涉仪迈克耳孙干涉仪1P2P当当 不垂直于不垂直于

5、 时，可形成劈尖时，可形成劈尖型等厚干涉条纹型等厚干涉条纹.1M2M反反射射镜镜 2M反射镜反射镜1M单色光源单色光源2M实验六实验六 迈克耳孙干涉仪迈克耳孙干涉仪实验六实验六 迈克耳孙干涉仪迈克耳孙干涉仪1P2P当当 不垂直于不垂直于 时，可形成劈尖时，可形成劈尖型等厚干涉条纹型等厚干涉条纹.1M2M反反射射镜镜 2M反射镜反射镜1M白光光源白光光源2M实验六实验六 迈克耳孙干涉仪迈克耳孙干涉仪 由于白光是多色光，由于白光是多色光，明暗条纹的位置与波长有明暗条纹的位置与波长有关。因此，只有当关。因此，只有当d=0的的对应位置上，各种波长的对应位置上，各种波长的光到达光屏上时，光程差光到达光屏

6、上时，光程差为为0，形成零级暗条纹。，形成零级暗条纹。白光等厚干涉可以准确确定等光程位置白光等厚干涉可以准确确定等光程位置实验六实验六 迈克耳孙干涉仪迈克耳孙干涉仪实验内容实验内容 利用白光等厚干涉测量折射率利用白光等厚干涉测量折射率当视场内出现彩色直条纹后，继续转动微调手轮，使零级暗纹移到视场中央。然后在M1与分光板P1之间插入待测薄片，此时由于光程差变化，零级暗纹消失。再转动微调手轮，使M1向P1方向移动，当零级条纹重新出现，并移到视场中央， M1的移动正好抵消了光程差的变化。根据上述分析，可以推出薄片折射率的测量公式为：式中n0=1.003，为空气的折射率，n为薄片的折射率，l1，l2分

7、别为薄片插入前后的等光程位置读数0120)(nDllnn实验六实验六 迈克耳孙干涉仪迈克耳孙干涉仪实验六实验六 迈克耳孙干涉仪迈克耳孙干涉仪1、迈克尔逊干涉仪的调节、迈克尔逊干涉仪的调节（1）打开白光光源；（2）旋转粗动手轮，使M1、M2至P1的镀膜面的距离大致相大致相等等，沿E P1的方向观察，将看到叉丝的影子（共3个），其中2个对应于动镜M1的反射像，另一个对应于M2的反射像。（3）仔细调节M1、M2 背后的三个螺钉，改变M1、M2的相对方位，直到叉丝的双影在水平方向和铅直方向均完全重合，这时可观察到干涉条纹。仔细调节3个螺钉，使干涉条纹宽度合适。实验六实验六 迈克耳孙干涉仪迈克耳孙干涉仪

8、（4）慢慢旋转粗动手轮，找到零级暗纹的大概位置，然后旋转微调手轮，将零级暗纹调至视场中央；（5）消回程差：顺时针旋转粗动手轮将零级暗纹移出视场，）消回程差：顺时针旋转粗动手轮将零级暗纹移出视场，然后反方向旋转使零级暗纹回到视场，但不要使零级暗纹然后反方向旋转使零级暗纹回到视场，但不要使零级暗纹回到视场中央。然后逆时针旋转微调手轮，使零级暗纹回回到视场中央。然后逆时针旋转微调手轮，使零级暗纹回到视场中央。后面的测量粗动和微调手轮都只能逆时针旋到视场中央。后面的测量粗动和微调手轮都只能逆时针旋转。记下此时的位置读数转。记下此时的位置读数L1。实验六实验六 迈克耳孙干涉仪迈克耳孙干涉仪（6）将厚度为D=0.045mm的薄片放在P1与M1之间，逆时针旋转微调手轮，使零级条纹回到视场中央。记下此时的位置读数L2.（7）重复（4-6）过程3-5次，计算结果和不确定度。