迈克尔逊干涉仪测激光波长.ppt

实验七 迈克尔逊干涉仪的调整与使用,一、实验目的,1、学习迈克尔逊光路,了解什么是等倾干涉,加深对理论课这部分内容的理解； 2、观察等倾干涉现象； 3、了解迈克尔逊干涉仪的结构和调整方法,测量激光波长； 4、迈克尔逊光路的应用。,二、实验原理,1、与本实验相关的几个知识点 光程： 相干条件：频率相等、位相差恒定、振动方向上有相同的振动矢量。 分光方法：分振辐法、分波前法。 干涉条件： 明 暗,2、实验光路原理,3、等倾干涉,i1,i1,双光束在观察平面处的光程差由下式给定： 2dcosi （本实验中两平面间为空气，折射率设为1） 式中：d是M1和M2之间的距离，i是光源S在M1上的入射角。,M1,M2,d,根据干涉条件可得到： 2dcosi =k 在薄膜厚度d不变、入射光波长不变时，条纹级次k由入射倾角i决定。也即是说， 具有相同入射倾角的叠加光在同一条纹级上。所以称为等倾干涉。 由点光源照射的情况可知：相同入射倾角的形状为圆形。 与干涉条件相符合的情况是：明、暗条件交替出现。 因此，等倾干涉的干涉花样为明暗相间的同心圆环。圆环中心为0级，入射倾角i=0。,4、测定激光波长 从点光源照射的情况可知，入射角i是无法确切测定的，由2dcosi =k直接测量d、i、k，从而得到是不可能的。 在光源垂直入射处（也即是条纹中心处），i=0，cosi=1。公式2dcosi =k变为： 2d =k。而此时k=0，亦不能计算出。 在光源的可照射范围内，d、 不变的情况下，条纹的总级数是一定的，增加d则k增加，条纹数目增加，且变小变密，实际现象就是，条纹从中心一个个往“外冒”，相反，减小d时，条纹一个个“陷入”，变大变稀。 此时，只要测量出薄膜的改变量d，数出“外冒”或”陷入“的条纹数N，则由：2d=N 得出：2dN。,三、迈克尔逊光路的应用,测量波长（本实验内容） 测量长度（米原尺） 测量波长差 观察白光干涉 测量薄膜厚度 测量空气折射率,四、实验仪器,俯视图,侧视图,WSM-100型迈克尔逊干涉仪,五、实验内容,1、仪器调整及干涉条纹定性观察 （1）转动粗动手轮，使M1、M2镜与G1板的距离大致相等，使激光发出的光射于G1板上，在干涉区域加入一透镜，在透镜后面的观察屏上可观察到两排激光光点。,（2）调整M2镜后的三颗螺钉，使激光光点重合(一般不调节M1镜后的三颗螺钉)。 （3）慢慢转动微动手轮，可观察到视场中条纹向外一个一个的“冒出”或向内一个一个的“陷入”中心，视场中出现3-4个圆环较为理想。,2、测量激光波长 数50个条纹“冒出”或“陷入”，记录M1镜的始末位置d1和d2，则M1镜移动的距离d=|d2-d1|。 注:M1镜的位置读数由仪器左侧标尺读数（mm）、粗动手轮上的读数(1/100 mm)和微动手轮上的读数（110000mm）三部分组成。,六、注意事项,1、绝对不能用手或其它东西去触摸光学镜头，尤其是半反半透膜。 2、激光的单色性好、方向性好、空间相干性和时间相干性好，而且亮度极高，绝对避免用眼直视激光。 3、光纤易碎，勿弯折。 4、迈克尔逊干涉仪是精密的光学仪器，各部分的调整控制机构均极精