迈克耳逊干涉仪的调整和使用及测空气折射率.ppt

,单击此处编辑母版标题样式,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,迈克尔孙干涉仪的调节和使用及测空气折射率,大连大学环境与化学工程学院,化工,082,：代文,目 录,一,.,背景知识介绍,二,.,实 验 目 的,三,.,实 验 原 理,四,.,实 验 内 容,五,.,注 意 事 项,六,.,实验数据及处理,迈克耳孙,（,A.A.Michelson,）,美籍德国人,背景知识介绍,迈克尔孙干涉仪在科学发展史上起了很大的作用,;,著名的迈克尔孙干涉实验否定了,“,以太,”,的存在,;,发现了真空中的光速为恒定值，为爱因斯坦的相对论奠定了基础,;,迈克尔孙于,1907,年获得了诺贝尔物理学奖。,实 验 目 的,了解迈克尔孙干涉仪的结构和工作原理，掌握其调节和使用方法。,学习一种测量气体折射率的方法,学习迈克尔孙干涉仪测定波长的方法。,实 验 原 理,迈克尔孙干涉仪的结构与光路,迈克尔孙干涉仪的调节与读数方法,M,1,M,2,E,G,2,G,1,S,1,1,2,2,半透半反膜,M,1,和,M,2,是精密磨光的平面反射镜，,分别装在相互垂直的两臂上，,M,2,固定，,M,1,而可通过精密丝杆,沿臂长的方向移动。,G,1,和,G,2,是两块完全相同的玻璃板,G,2,被称为补偿板，是为了使光束,2,也同光束,1,一样地,三次通过玻璃板，以保证两光束间的光程差不致过大。,M,1,和,M,2,与,G,1,和,G,2,成,45,角倾斜安装。,在,G,1,的后表面上镀有半透明的银膜，,能使入射光分为振幅相等的反射光和透射光。,实验原理,迈克尔孙干涉仪的结构与光路,M,1,M,2,E,G,2,G,1,S,1,1,2,2,半透半反膜,实验原理,迈克尔孙干涉仪的结构与光路,由于,G,1,银膜的反射，,使在,M,1,附近形成,M,2,的一个虚像,M,2,当调节,M,2,使,M,1,与,M,2,相互精确地垂直，,在屏幕上可观察到圆形的等倾条纹,因此光束,1,和光束,2,的干涉,等效于由,M,1,和,M,2,之间,空气薄膜产生的干涉,S,d,C,A,B,1,2,D,M,1,M,2,光程差：,实验原理,迈克尔孙干涉仪的结构与光路,当,测波长：,实验原理,干涉条纹,实验原理,仪器调节与读数方法,光源,定镜,M,2,动镜,M,1,玻璃板,G,1,玻璃板,G,2,主尺,粗调手轮,观测屏,底座,读数窗口,微调手轮,实验原理,仪器调节与读数方法,M1,在导轨上由粗动手轮和微动手轮的转动而前后移动。,M1,位置的读数为：,.(mm),在,mm,刻度尺上读出。,粗动手轮：每转一圈可动全反镜移动,1mm,，读数窗口内刻度盘转动一圈共,100,个小格，每小格为,0.01mm,，,由,读数窗口内刻度盘读出。,微动手轮：每转一圈读数窗口内刻度盘转动一格，即,M1,移动,0.01mm,，微动手轮有,100,格，每格,0.0001mm,，还可估读下一位。,由,微动手轮上刻度读出。,注意螺距差的影响。,主尺,粗动手轮读数窗口,微动手轮,最后读数为：,33.52246mm,实验原理,仪器调节与读数方法,实 验 内 容,调节迈克尔孙干涉仪，观察等倾干涉条纹,测氦氖激光的波长,注 意 事 项,为了使测量结果正确，必须避免引入空程，应将手轮按原方向转几圈，直到干涉条纹开始均匀移动后，才可测量。,迈克耳孙干涉仪是精密光学仪器，,绝对不能用手去触摸各光学元件,，也不许用任何东西擦拭。,不可动的部件：,动镜后部的螺钉,、动镜,需要调节的部件：光源、定镜螺钉（,2,粗调,2,细调）、粗动手轮与微动手轮,在操作时应注意安全，不要让激光直射入人眼，以防烧伤眼睛。光纤易断，不可压折。,实验数据及处理,1.,数据表格,2.,数据处理,3.,结果分析,数据表格,d0/mm,d1/mm,d2/mm,d3/mm,50.48225,50.50045,50.51740,50.53518,d4/mm,d5/mm,d6/mm,d7/mm,50.55215,50.56975,50.58642,50.60455,固定“冒出”（或“消失”）的干涉条纹数,N=50,测,He-Ne,激光的波长数据表格,数据处理,d,1,=d,4,-d,0,=50.55215-50.48225=0.06990mm,d,2,=d,5,-d,1,=50.56975-50.50045=0.06930mm,d,3,=d,6,-d,2,=50.58642-50.51740=0.06902mm,d,4,=d,7,-d,3,=50.60455-50.53518=0.06937mm,d,平,=(d,1,+d,2,+d,3,+d,4,),=0.06940mm,结果分析,查的文献值,n,空气,=1.00102,。相对误差,0.02%,原因如下,：,1.,在实验时氦氖激光只能做到与,镜大体平行、与,镜大体垂直，所以说会与理论上推导出来的公式有一定的误差,2.,大小鼓轮反转而引进的空转误差，在每次测量必须沿同一方向旋转转盘，不得中途倒退,3.,因为条纹中心冒出（或陷入）时，条纹数容易数错，得到的读数容易产生误差。所以在调节和测量过程中，一定要非常细心和耐心，转盘的转动要慢,