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教案1迈克尔逊干涉实验一实验目的
1、了解迈克尔逊干涉仪的结构;
2、掌握迈克尔逊干涉仪的结构;
3、观察光的等倾干涉现象并掌握波长的方法;
4、掌握逐差法处理数据二实验仪器He-Ne激光器、扩束透镜、迈克尔逊干涉仪三实验原理迈克尔逊干涉仪的光学系统如图它由分光板G、补偿板H、定反射镜M1和动反射镜M2组成M1和M2互相垂直,分光板和补偿板是一对材料和外型完全相同的平板光学玻璃,它们相互平行并分别和M
1、、M2成大致45度夹角,分光板的次数不同引起的光程差来自点光源(或扩展光源)的光,入射到分光板上,分为强度相同的光线“1”和光线“2”的相干光,并分别由M1和M2反射后投射到光屏上(对于扩展光源用眼睛正对着观察)产生干涉现象由于M1和M2垂直,可以等价地看成M2的虚象和M1形成一个厚度d为的空气隙,d的大小随M2的位置改变而改变,所以两光线的光程差可由下式确定
(1)式中iˊ为光线“1”对M2的入射角当d一定时,Δ由iˊ确定,iˊ相同的方向上光程差相等,形成了等倾干涉条纹且满足k=
0、
1、
2、3……
(2)呈亮条纹k=
0、
1、
2、3……
(3)呈暗条纹条纹呈明暗相间的同心环,这和牛顿环干涉条纹相似,但不同的是本同心环外侧干涉级别低,越靠圆心干涉级别越高圆心干涉级别最高现分析一下
(2)式对于第级亮条纹,有
(4)当d增大时,为了保证
(4)式仍成立ik‘必须也增大,即k级亮条纹往外扩大,反之,减小时,ik‘也必须减小,k级亮条纹往内缩小特别地考虑iˊ=0(即圆心)处满足
(5)时为亮条纹那么,d增大时,中心亮条纹的级别K增大,中心往外冒出亮条纹,d减小时,中心亮条纹级别减小,亮条纹往中心收进每当d改变时,中心处就冒出或收进一个干涉条纹当d改变时,中心处就冒出或收进n个干涉条纹根据这种现象,可以测定光波波长假设动镜M2原在位置D1上,现__M2的位置,同时观察并计算中心亮条纹冒出或收进的数目,当M2移至位置D2时,相应地冒出或收进的亮条纹数目N就有四教学内容
1、检查预习报告,特别对数据记录表格进行检查
2、实验装置的调整,提问He-Ne激光器所发的光线与定镜之间的关系,应该怎样调整?(反射回来的光线应该出现在He-Ne激光器的头部面板上)
3、示范并提问第二个问题,光斑重合的时候应该出现干涉图样,如果没有图则扩束之后仍然无法得到干涉图样,那么应该怎样调整?
4、提醒几个要点a、动镜的位置应调到40~50mm之间b、如果不能产生干涉那么要检查当调节定镜背后的三个螺丝时,出现在He-Ne激光器的头部面板上的光线是否相应会动?以及对重合的斑点进行检查(换个点看看)c、干涉图样的中心应该全部出现,利用哪个部份?
5、用逐差法处理数据五注意事项
1、使用干涉仪时不要使工作台震动;
2、切勿用手或其他物品触摸其光学表面;
3、切勿正对着光学表面讲话。