用迈克尔逊干涉仪测量光波的波长实验报告

大学物理实验报告。包含实验目的,实验仪器,实验原理,步骤,实验数据等。

实验名称：

用迈克尔逊干涉仪测量光波的波长

一、实验目的：

用迈克尔逊干涉仪测定He-Ne激光的波长。

二、实验器材：

迈克尔逊干涉仪、He-Ne激光

三、实验原理：

'迈克尔逊干涉仪光路如图所示。当M1和M2严

格平行时，所得的干涉为等倾干涉。所有倾角

'为i的入射光束，由M1和M2反射反射光线的

光程差 均为2dcosi，式中i为光线在M1镜面

的入射角，d为空气薄膜的厚度，它们将处于同

一级干涉条纹，并定位于无限远。这时，图中E

处，放一会聚透镜，在其共焦平面上，便可观

察到一组明暗相间的同心圆纹。

干涉条纹的级次以中心为最高，在干涉纹中心，应为i=0，由圆环中心出现亮点

2d'的条件是 2d k ，得圆心处干涉条纹的级次k 。当M1和M2的间距d

逐渐增大时，对于任一级干涉条纹，例如第k级，必定以减少其cosik的值来满足2dcosik k ，故该干涉条纹向ik变大（cosik变小）的方向移动，即向外扩展。

时，就2

有一个条纹涌出。反之，当间距由大逐渐变小时，最靠近中心的条纹将一个个“陷 入”中心，且每陷入一个条纹，间距的改变亦为。 2这时，观察者将看到条纹好像从中心向外“涌出”；且每当间距d增加

因此，只要数出涌出或陷入的条纹数，即可得到平面镜M1以波长λ为单位而移

'动的距离。显然，若有N个条纹从中心涌出时，则表明M1相对于M2移动了

d Nd，已知M1移动的距离和干涉条纹变动的数目，便可确定光波的波长。

2

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1. 转动粗动轮（即手轮），使水平导轨的位置在35mm附近。

2. 取下观察屏，沿垂直于观察屏的方向看过去将有两行平行的亮点，每行各有四个亮点，亮度各不相同。分别调整两个平面镜后面的三个螺钉，使两行亮点完全重合，注意亮度要一一对应重合。这时，放回观察屏，在屏上会有很密的圆环状干涉条纹出现。

3. 如果条纹太密，可以转动粗动轮使干涉条纹变疏（如果发现条纹变密，则反方向转动）。

4. 往读数增大的方向转动微动轮，直到干涉条纹（圆环）开始从中心冒出来。然后，调整粗动轮和微动鼓轮的刻度。先往读数增大的方向转动微动鼓轮，使微动鼓轮的读数为零；再往读数增大的方向转动粗动轮，使粗动轮的读数为整数。注意，调整过程只能始终往一个方向转动微动鼓轮和粗动轮。

5. 将水平轨道（只读出整数部分）、粗动轮（只读出整数部分）和微动鼓轮（读出整数部分并估读一位）的读数加起来作为起点位置d0，然后往增大的方向转动

微动鼓轮，每变化50个圆环，记录水平轨道（只读出整数部分）、粗动轮（只读出整数部分）和微动鼓轮（读出整数部分并估读一位）的读数并加起来，作为第50环的位置。如此重复，一直到第400个圆环。

6. 计算每冒出N=200个条纹时所对应的 d平均值。根据干涉理论，可以知道波

2 d长 与N、 d的关系为 ，据此求出波长的平均值与标准偏差。 N

7. 由标准波长值 0 632.8nm计算测量结果的相对误差与绝对误差。

五、实验数据记录:

大学物理实验报告。包含实验目的,实验仪器,实验原理,步骤,实验数据等。

2 d1 637.5nm 2N

2 d2 636.4nm 2 N

2 d3 637.9nm 3 N

2 d4 645.8nm 4 N

637.5+636.4+637.9+645.8 639.4nm 波长的平均值 1234 44

标准偏差为：

由 d N 可得： 1

A S

0.976 10 9m

波长的绝对误差为： 0 639.4 632.8 6.6nm 6.6 10 9m 相对误差为： 100% 6.6 100% 1.04% 632.8 0

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