北航物理研究性实验报告.docx

北航物理研究性实验报告
专题:迈克尔逊干涉
第一作者
大神
学号
1215xxxx
第二作者
抱大腿
学号
1215xxxx
2013/12/11
目录
摘要 1
Abstract 1
2
2
2
4
2 实验仪器 5
3 实验主要步骤 6
6
6
7
4 实验数据处理 7
7
7
5 误差来源分析 9
6 实验经验总结 10
7 实验的改进方案 10
10
11
11
8 有关光路补偿板G2的讨论 12
9 实验感想与收获 12
10 对本学期基础物理学实验的体会和建议 13
摘要
通过迈克尔逊干涉仪观察光的分振幅干涉现象,采集数据并进行处理,计算出所测激光的波长,并对计算结果的不确定度进行仔细的分析。根据实验数据对误差来源进行了定量分析,同时总结了实验仪器调节的经验与方法。最后,根据自身的实验经历对实验的改进提出建设性的意见。
关键词:迈克尔逊干涉;波长;误差;实验改进。
Abstract
By Michelson interferometer observation light amplitude split tine interference phenomenon, data collection and processing, calculated from the measured laser wavelength, and the calculation results of the uncertainty of the careful analysis. According to the experimental data, the error source of quantitative analysis, and summarizes the experience and methods of experimental instrument regulation. Finally, according to our own practical experiences, we give out the improvement for the experiment of constructive views.
Key words: Michelson interferometer; wavelength; error; experiment improvement.


图1 迈克尔逊干涉仪的光路
迈克尔逊干涉仪的光路如图1所示,从光源S发出的一束光射在分束板G1上,将光束分为两部分:一部分从G1的半反射膜处反射,射向平面镜M2;另一部分从G1透射,射向平面镜M1。因G1和全反射平面镜M1、M2均成45°角,所以两束光均垂直射到M1、M2上。从M2反射回来的光,透过半反射膜;从M1反射回来的光,为半反射膜反射。二者汇集成一束光,在E处即可观察到干涉条纹。光路中另一平行平板G2与G1平行,其材料及厚度与G1完全相同,以补偿两束光的光程差,称为补偿板。
反射镜M1是固定的,M2可以在精密导轨上前后移动,以改变两束光之间的光程差。M1,M2的背面各有3个螺钉用来调节平面镜的方位。M1的下方还附有2个方向相互垂直的拉簧,松紧它们,能使M1支架产生微小变形,以便精确地调节M1。
图 1 迈克尔逊干涉光路
在图1所示的光路中,M1’是M1被G1半反射膜反射所形成的虚像。对观察者而言,两相干光束等价于从M1’和M2反射而来,迈克尔逊干涉仪所产生的干涉花纹就如同M2与M1’之间的空气膜所产生的干涉花纹一样。若M1’与M2平行,则可视作折射率相同、厚度相同的薄膜(此时的为等厚干涉);若M1’与M2相交,则可视作折射率相同、夹角恒定的楔形薄膜。

图 2 点光源非定域干涉
如图2所示,M2平行M1’且相距为d。点光源S发出的一束光,对M2来说,正如S’处发出的光一样,即SG=S’G;而对于在E处观察的观察者来说,由于M2
的镜面反射,S’点光源如处于S2’处一样,即S’M2=M2S2’。又由于半反射膜G的作用,M1的位置如处于M1’的位置一样。同样对E处的观察者,点光源S如处于S1’位置处。所以E处的观察者多观察到的干涉条纹,犹如虚光源S1’、S