不能!濾光片的作用是過濾掉其他光,使光的頻率單一。如果交換位子測出來的頻率不準。
1. 接收屏上的光強是關于坐標的三角函數 ,三角函數是周期性的,所以,隨著坐標的增加,光強也是周期性的。 雙縫干涉行成了明暗交替的條文。 對于電光源,是形成明暗交替的光圈。 也不是一團一團的。
2.當做光源的那個縫隙,如果向上稍微一動,那么干涉條紋中央亮條紋向下移動。
3.縫隙的間距越小,條紋間距越大。
實驗名稱】邁克爾遜干涉儀的調整與使用
【實驗目的】
1.了解邁克爾遜干涉儀的干涉原理和邁克爾遜干涉儀的結構,學習其調節方法;
2.調節非定域干涉、等傾干涉、等厚干涉條紋,了解非定域干涉、等傾干涉、等厚干涉的形成條件及條紋特點;
3.利用白光干涉條紋測定薄膜厚度。
【實驗儀器】
邁克爾遜干涉儀(20040151),He-Ne激光器(20001162),擴束物鏡
【實驗原理】
1. 邁克爾遜干涉儀
圖1是邁克爾遜干涉儀的光路示意圖
G1和G2是兩塊平行放置的平行平面玻璃板,它們的折射率和厚度都完全相同。G1的背面鍍有半反射膜,稱作分光板。G2稱作補償板。M1和M2是兩塊平面反射鏡,它們裝在與G1成45o角的彼此互相垂直的兩臂上。M2固定不動,M1可沿臂軸方向前后平移。
由擴展光源S發出的光束,經分光板分成兩部分,它們分別近于垂直地入射在平面反射鏡M1和M2上。經M1反射的光回到分光板后一部分透過分光板沿E的方向傳播,而經M2反射的光回到分光板后則是一部分被反射在E方向。由于兩者是相干的,在E處可觀察到相干條紋。
光束自M1和M2上的反射相當于自距離為d的M1和M2ˊ上的反射,其中M2ˊ是平面鏡M2為分光板所成的虛像。因此,邁克爾遜干涉儀所產生的干涉與厚度為d、沒有多次反射的空氣平行平面板所產生的干涉完全一樣。經M1反射的光三次穿過分光板,而經M2反射的光只通過分光板一次,補償板就是為消除這種不對稱性而設置的。
雙光束在觀察平面處的光程差由下式給定:
Δ=2dcosi
式中:d是M1和M2ˊ之間的距離,i是光源S在M1上的入射角。
邁克爾遜干涉儀所產生的干涉條紋的特性與光源、照明方式以及M1和M2之間的相對位置有關。
2.等傾干涉
如下圖所示,當M2與M1嚴格垂直,即M2ˊ與M1嚴格平行時,所得干涉為等傾干涉。干涉條紋為位于無限遠或透鏡焦平面上明暗的同心圓環。干涉圓環的特征是:內疏外密。由等傾干涉理論可知:當M1、M2′之間的距離d減小時,任一指定的K級條紋將縮小其半徑,并逐漸收縮而至中心處消失,即條紋“陷入”;當d增大,即條紋“外冒”,而且M1與M2′的厚度越大,則相鄰的亮(或暗)條紋之間距離越小,即條紋越密,越不易辨認。每“陷入”或“冒出”一個圓環,d就相應增加或減少λ/2的距離。如果“陷入”或“冒出”的環數為N,d的改變量為Δd,則:Δd=N*λ/2
則:λ=2Δd/N
若已知Δd和N,就可計算出λ。
i2
a1
i1
b1
【實驗內容及步驟】
(一)調整邁克爾遜干涉儀,觀察非定域干涉、等傾干涉的條紋
① 對照實物和講義,熟悉儀器的結構和各旋鈕的作用;
② 點燃He—Ne激光器,使激光大致垂直M1。這時在屏上出現兩排小亮點,調節M1和M2背面的三個螺釘,使反射光和入射光基本重合(兩排亮點中最亮的點重合且與入射光基本重合)。這時,M1 和M2大致互相垂直,即M1/、M2大致互相平行。
③ 在光路上放入一擴束物鏡組,它的作用是將一束激光匯聚成一個點光源,調節擴束物鏡組的高低、左右位置使擴束后的激光完全照射在分光板G1上。這時在觀察屏上就可以觀察到干涉條紋(如完全沒有,請重復上面步驟)再調節M1下面的兩個微調螺絲使M1/、M2更加平行,屏上就會出現非定域的同心圓條紋。
④ 觀察等傾干涉的條紋。
(二)測量He—Ne激光的波長
① 回到非定域的同心圓條紋,轉動粗動和微動手輪,觀察條紋的變化:從條紋的“涌出”和“陷入”說明M1/、M2之間的距離d是變大?變小?觀察并解釋條紋的粗細、疏密和d的關系。
② 將非定域的圓條紋調節到相應的大小(左邊標尺的讀數為32mm附近),且位于觀察屏的中心。
③ 轉動微動手輪使圓條紋穩定的“涌出”(或“陷入”),確信已消除“空回誤差”后,找出一個位置(如剛剛“涌出”或“陷入”)讀出初始位置d1。
④ 緩慢轉動微動手輪,讀取圓條紋“涌出”或“陷入”中心的環數,每50環記錄相應的d2、d3、d4……
⑤ 反方向轉動微動手輪,重復②、③記錄下“陷入”(或“涌出”)時對應的di/。
⑥ 數據記錄參考表(如上),按公式計算出He—Ne激光的波長。用與其理論值相比較得出百分差表示出實驗結果。
【注意事項】
1、 任何光學面不得用手摸,如需要用鏡頭紙輕輕擦拭。
2、 本實驗的重點和難點是粗調即步驟③,需反復調節M1和M2背面的三個螺釘,但必須均勻調節,否則會造成儀器的損壞。
由于邁克爾遜干涉儀的測量精度較高,反方向轉動微動手輪測量另一組數據時,一般需要轉動20多圈方可消除“空回誤差”,這時也可直接反方向轉動粗動手輪達到消除“空回誤差”的目的
【數據記錄】
1.測量He—Ne激光的波長:
Ki
涌 出
陷 入
di(mm)
Δdi(mm)
di/(mm)
Δdi/(mm)
K0
54.74382
54.54123
K0+50
54.76163
54.52504
K0+100
54.77705
54.50927
K0+150
54.79326
54.49211
K0+200
54.80939
54.47658
K0+250
54.82480
54.45958
【數據處理】
可通過逐差法求He-Ne激光的波長
涌出
陷入
百分誤差:
【實驗結果】
【問題討論】
1. 在實驗中需要調節M1和M2相互垂直(M1和M2’相互平行)時,是在沒有干涉條紋出現的情形下,利用觀察視場中兩個光點的位置來操作的,但實際會發現,這樣的光點一般都有很多。這些光點的出現是源于入射光束在被分光鏡分為兩束以及它們在傳輸過程中所經過的多個玻璃折射,反射后。試根據圖1所示的主光路傳輸路徑,總結一套快速正確地選定對應觀測光點的方法。
由圖1可見,入射光束在分光鏡的第1表面和分束面都會有部分光向M1方向反射,經M1再次反射后,從觀察屏上看到的右邊光點是由分束面反射,即我們所要的對應光點。透過分束鏡的光經M2鏡反射后,在補償片的兩個界面會形成兩個向觀察方向反射的光點,右邊第3個光點才是由分束面反射,即我們要找的對應光點。
2. 試由公式說明M1和M2’的距離d變大變小同環形干涉條紋中心“冒出或陷入”的對應關系。
由公式2dcosik=kλ,對同一干涉級次(k不變),當d減小時, i k必然減小,干涉園環中心向里陷入。