《大学物理实验》课程教学资源（教材讲义）迈克耳孙干涉仪

第4章近代与综合性实验:151:【预习思考题】1.什么是多普勒效应？在日常生活中有什么现象是与多普勒效应相关的？举例说明2.由牛顿第二定律和转动定律（或者由系统的角动量定理，或者由系统的功能关系）推出图4-4-6所示系统的加速度大小的表达式（提示：摩擦阻力大小与接收器组件对细绳的张力成正比，比例系数为摩擦系数C).【讨论思考题】1.在简谐振动研究中，若采样步距为80ms，记录的是第1次速度达到最大时的采样次数N1max和第5次速度达到最大时的采样次数Nsmax，则表4-4-3中的周期T的表达式应作怎样的变化（以秒为单位）？2.机械波和电磁波都有多普勒效应吗？两者有什么不同3.固定测速装置发出频率为100kHz的超声波，当汽车向测速装置行驶时，测速装置收到反射回来的波的频率为110kHz.已知此路段限速为80km/h，空气中声速为330m/s.请问该司机超速了吗？为什么？【拓展阅读】[1]刘战存.2003.多普勒和多普勒效应的起源.物理，32（7）：488一491.[2] 赵凯华.2006.不同参考系中多普勒效应公式的统一.大学物理，25（7）：1一3.[3]路峻岭，汪荣宝.2005.多普勒效应公式的简便推导.大学物理，24（8）：25一27.[4] 张塞丹，田红心.2007.GPS系统多普勒频移估算的研究.无线电工程，37（4）：21一23[5]代延村，李宇，常树龙，刘亚南.2011.高速移动条件下的多普勒频移估计与校正，现代电子技术，34（20）：120一124.[6]郑佃好.2011.基于多普勒原理的血流速度计设计.电子设计工程，19（11)：79一81.4.5迈克耳孙于涉仪【引言】迈克耳孙所发明的干涉仪在近代物理和计量技术中起着很重要的作用.例如迈克耳孙和莫雷所作的以太漂移实验，以及用光谱线的波长来确定标准来的长度等，都是闻名于世的重要实验.后来，在迈克耳孙干涉仪的基础上发展出多种形式的干涉测量仪器，特别是激光问世后，提供了单色性非常好的光源，从而使迈克耳孙干涉原理获得了更为广泛的应用【实验目的】1.了解迈克耳孙干涉仪的原理和调整方法，2.测量光波的波长和钠双线波长差【实验原理】1.仪器的构造原理迈克耳孙干涉仪是利用分振幅法产生双光束以实现干涉的仪器，它的特点是光源、两个反射面和观察者四者在东南西北各据一方，便于在光路中安插其他器件，可作精密检测图4-5-1所示为十涉仪实物图，图4-5-2所示为其光路图

暰预习思考题暱 1.什么是多普勒效应? 在日常生活中有什么现象是与多普勒效应相关的? 举例说明. 2.由牛顿第二定律和转动定律(或者由系统的角动量定理,或者由系统的功能关系)推出 图4灢4灢6所示系统的加速度大小的表达式(提示:摩擦阻力大小与接收器组件对细绳的张力成 正比,比例系数为摩擦系数C). 暰讨论思考题暱 1.在简谐振动研究中,若采样步距为80 ms,记录的是第1次速度达到最大时的采样次数 N1max 和第5次速度达到最大时的采样次数N5max,则表4灢4灢3中的周期T的表达式应作怎样的 变化(以秒为单位)? 2.机械波和电磁波都有多普勒效应吗? 两者有什么不同? 3.固定测速装置发出频率为100kHz的超声波,当汽车向测速装置行驶时,测速装置收到 反射回来的波的频率为110kHz.已知此路段限速为80km/h,空气中声速为330m/s.请问该 司机超速了吗? 为什么? 暰拓展阅读暱 [1] 刘战存.2003.多普勒和多普勒效应的起源.物理,32(7):488-491. [2] 赵凯华.2006.不同参考系中多普勒效应公式的统一.大学物理,25(7):1-3. [3] 路峻岭,汪荣宝.2005.多普勒效应公式的简便推导.大学物理,24(8):25-27. [4] 张骞丹,田红心.2007.GPS系统多普勒频移估算的研究.无线电工程,37(4):21-23. [5] 代延村,李宇,常树龙,刘亚南.2011.高速移动条件下的多普勒频移估计与校正.现 代电子技术,34(20):120-124. [6] 郑佃好.2011.基于多普勒原理的血流速度计设计.电子设计工程,19(11):79-81. 4灡5 迈克耳孙干涉仪 暰引言暱 迈克耳孙所发明的干涉仪在近代物理和计量技术中起着很重要的作用.例如迈克耳孙和 莫雷所作的以太漂移实验,以及用光谱线的波长来确定标准米的长度等,都是闻名于世的重要 实验.后来,在迈克耳孙干涉仪的基础上发展出多种形式的干涉测量仪器,特别是激光问世后, 提供了单色性非常好的光源,从而使迈克耳孙干涉原理获得了更为广泛的应用. 暰实验目的暱 1.了解迈克耳孙干涉仪的原理和调整方法. 2.测量光波的波长和钠双线波长差. 暰实验原理暱 1.仪器的构造原理 迈克耳孙干涉仪是利用分振幅法产生双光束以实现干涉的仪器,它的特点是光源、两个反 射面和观 察 者 四 者 在 东 南 西 北 各 据 一 方,便 于 在 光 路 中 安 插 其 他 器 件,可 作 精 密 检 测. 图4灢5灢1所示为干涉仪实物图,图4灢5灢2所示为其光路图. 第4章 近代与综合性实验 ·151·

大学物理实验.1521一导轨：2一底座；1214101514133一水平调节螺丝；4一螺母：16-5一旋转手轮：6一读数窗口：7一微调手轮：8一刻度轮：9一移动拖板：10一围定反射镜Mz;11一分光板；12一补偿板；13一角度微调拉黄螺丝；14一微调螺丝：15一移动镜M：16一观察屏E迈克耳孙干涉仪图4-5-1M.和M为相互垂直的两平面反射镜，M，可在精密导轨上前后移动，M2是固定的.G是分光板，它的一面涂以半反半透膜，G是补偿板，其厚度和折射率与G完全相同，它的作用是实现光程补偿，G，G2与M，M，均成45°从光源S发射的光射向分光板G后分为两束，一束反M射至平面镜M1，另一束透过GiG2射向平面镜M2.这两束M2光通常又称为干涉仪的两臂，经M，和M2反射至Gi后会ML聚成一组相十光，人眼在E处（或者置一屏幕于E）就可观S察到干涉条纹AM的移动是由一蜗轮蜗杆再经精密丝杆传动的，其分束板补偿板最小读数为10-4mm，可估读到10-5mm，M，和M，背面各+E有3个调节螺丝，用以调节镜面的方位，实验中M，后面3个螺丝通常已调好，学生在做实验时可不去调节它们，M图4-5-2光路图的下端还有两个相互垂直的拉簧螺丝，就是微动螺丝，用于精细地调节镜面的方位学生在做实验时主要是要学会调整M2的5个调节螺丝M为平面镜M，被G反射所成虚像，从E处看，两束相干光相当于是从M，和M反射过来的，实际上，干涉图像与M和M，之间所夹空气薄膜所产生的情况完全相同.用迈克耳孙十涉仪可观察扩展光源产生的定域十涉条纹，当M，和M，严格平行，出现等倾十涉条纹，条纹定域于无穷远：当调节Mz使得它与M，不严格垂直时，则M，与M形成一个夹角很小的空气劈尖，膜厚很小时可观察到等厚条纹，条纹定域于薄膜表面附近.用迈克耳孙干涉仪还可以观察点光源产生的非定域干涉条纹，2.光波波长的测量当M和Mz相互平行时（即M和M，两镜面互相垂直时），位于S处的点光源会在平面镜M后形成虚像S，，这个虚像又会由于分光板G的反射而成像在M，后面S，处.同理，点光源S通过G和M的虚像在M后面S处.所以，从E处观察者看这个光源好像在M和M2的后面.点光源S经平面镜M，和M2反射相干的结果，可以等价地看做是虚光源S1和S2发出的光相干的结果，虚光源S，和S发出的光波在相遇的空间处处相干，形成非定域干涉条纹，如图4-5-3所示.如果M，和Mz之间距离为d，则S，和S，的距离为2d，观察屏E垂直于S和S，连线

图4灢5灢1 迈克耳孙干涉仪 1— 导轨; 2— 底座; 3— 水平调节螺丝; 4— 螺母; 5— 旋转手轮; 6— 读数窗口; 7— 微调手轮; 8— 刻度轮; 9— 移动拖板; 10— 固定反射镜 M2; 11— 分光板; 12— 补偿板; 13— 角度微调拉簧螺丝; 14— 微调螺丝; 15— 移动镜 M1; 16— 观察屏 M1 和 M2 为相互垂直的两平面反射镜,M1 可在精密导轨上前后移动,M2 是固定的.G1 是 分光板,它的一面涂以半反半透膜.G2 是补偿板,其厚度和折射率与G1 完全相同,它的作用是 实现光程补偿,G1,G2 与 M1,M2 均成45曘. 图4灢5灢2 光路图 从光源S发射的光射向分光板G1 后分为两束,一束反 射至平面镜M1,另一束透过G1,G2 射向平面镜M2.这两束 光通常又称为干涉仪的两臂,经 M1 和 M2 反射至G1 后会 聚成一组相干光.人眼在E 处(或者置一屏幕于E)就可观 察到干涉条纹. M1 的移动是由一蜗轮蜗杆再经精密丝杆传动的,其 最小读数为10-4 mm,可估读到10-5 mm,M1 和M2 背面各 有3个调节螺丝,用以调节镜面的方位.实验中,M1 后面3 个螺丝通常已调好,学生在做实验时可不去调节它们,M2 的下端还有两个相互垂直的拉簧螺丝,就是微动螺丝,用 于精细地调节镜面的方位.学生在做实验时主要是要学会调整 M2 的5个调节螺丝. M2曚为平面镜M2 被G1 反射所成虚像,从E 处看,两束相干光相当于是从 M1 和 M2曚反射 过来的,实际上,干涉图像与M1 和M2曚之间所夹空气薄膜所产生的情况完全相同.用迈克耳孙 干涉仪可观察扩展光源产生的定域干涉条纹,当M1 和M2曚严格平行,出现等倾干涉条纹,条纹 定域于无穷远;当调节M2 使得它与M1 不严格垂直时,则M2曚与M1 形成一个夹角很小的空气 劈尖,膜厚很小时可观察到等厚条纹,条纹定域于薄膜表面附近.用迈克耳孙干涉仪还可以观 察点光源产生的非定域干涉条纹. 2.光波波长的测量 当 M1 和 M2曚相互平行时(即 M1 和 M2 两镜面互相垂直时),位于S处的点光源会在平面 镜 M2 后形成虚像S2,这个虚像又会由于分光板G1 的反射而成像在 M2曚后面S2曚处.同理,点 光源S 通过G1 和 M1 的虚像在 M1 后面S1曚处.所以,从E 处观察者看这个光源好像在M1 和 M2曚的后面.点光源S经平面镜M1 和M2 反射相干的结果,可以等价地看做是虚光源S1曚和S2曚 发出的光相干的结果,虚光源S1曚和S2曚发出的光波在相遇的空间处处相干,形成非定域干涉 条纹,如图4灢5灢3所示.如果 M1 和 M2曚之间距离为d,则S1曚和S2曚的距离为2d,观察屏E 垂 直于S1曚和S2曚连线. ·152· 大学物理实验

第4章近代与综合性实验·153.当点光源发出经M，和M，反射的光线和轴线成6角时，光程差8=2dcos0.(4-5-1)A时，该点光强相消成为当=从时，观察屏E上该点光强相加为明纹，当=（2k十1）2暗纹.从图4-5-3可知，屏上O点处（0=0），两束光的光程差最大：8-2d.随着距离OA的增加，光程差减小，因此屏上干涉条纹是一些环绕着O点的环形条纹，S'当移动M的位置，使M，与M，的距离d增加时，对0-于屏上某一级干涉条纹（比如第k级明纹），会增加相应的2d6角：因此，条纹将沿半径向外移动，从屏上会看到干涉环S,二个一个从圆心“冒”出来.反之，当d减小时，干涉环会一1个一个向中心“缩”进去，每“冒”出或“缩”进一个于涉环，/Md相应的光程差改变了一个波长，也就是M，与M，之间距-M’离变化了半个波长若将M与M，之间距离改变Ad.观IM,察到N个干涉环变化，则显然有LXAd=N.AG2(4-5-2)s2G1=24d或(4-5-3)N由此可测单色光的波长3.测量钠双线波长差钠灯发出的黄光包含两条谱线，它们的波长分别是E入1=5890A和入，=5896A.用钠灯照射迈克耳孙干涉仪图4-5-3点光源产生的非定域干涉得到的等倾干涉圆条纹，是两种单色光分别产生的干涉图样的叠加.设开始时入，与入，的干涉图样同时加强，所以条纹最清晰.现移动M以改变光程差，由于两光的波长不同，这两组干涉条纹将逐渐错开，条纹在视场中变模糊，当一个光波的明条纹与另一光波的暗条纹恰好重叠时，干涉条纹消失，如此周期性变化，如图4-5-4所示.从条纹最清晰到条纹消失，由于M，移动所附加的光程差用LM表示，则两套条纹有如下关系：LM=以z4光强M<模糊清晰再次清晰光强差2L.图4-5-4钠光双谱线AA设入入,=入则入=入2入+222

当点光源发出经 M1 和 M2曚反射的光线和轴线成毴 角时,光程差 毮=2dcos毴. (4灢5灢1) 当毮=k毸 时,观察屏E 上该点光强相加为明纹,当毮=(2k+1)毸 2 时,该点光强相消成为 暗纹.从图4灢5灢3可知,屏上O点处(毴=0),两束光的光程差最大:毮=2d.随着距离OA 的增加, 光程差减小,因此屏上干涉条纹是一些环绕着O 点的环形条纹. 图4灢5灢3 点光源产生的非定域干涉 当移动 M1 的位置,使 M1 与 M2曚的距离d 增加时,对 于屏上某一级干涉条纹(比如第k级明纹),会增加相应的 毴角;因此,条纹将沿半径向外移动,从屏上会看到干涉环 一个一个从圆心“冒暠出来.反之,当d减小时,干涉环会一 个一个向中心“缩暠进去.每“冒暠出或“缩暠进一个干涉环, 相应的光程差改变了一个波长,也就是 M1 与 M2曚 之间距 离变化了半个波长.若将 M1 与 M2曚 之间距离改变 殼d,观 察到 N 个干涉环变化,则显然有 殼d=N·毸 2 , (4灢5灢2) 或 毸= 2殼d N . (4灢5灢3) 由此可测单色光的波长. 3.测量钠双线波长差 钠灯发出的黄光包含两条谱线,它们的波长分别是 毸1 =5890晎A 和毸2 =5896晎A.用钠灯照射迈克耳孙干涉仪 得到的等倾干涉圆条纹,是两种单色光分别产生的干涉图 样的叠加.设开始时毸1 与毸2 的干涉图样同时加强,所以条纹最清晰.现移动M1 以改变光程差, 由于两光的波长不同,这两组干涉条纹将逐渐错开,条纹在视场中变模糊.当一个光波的明条 纹与另一光波的暗条纹恰好重叠时,干涉条纹消失.如此周期性变化,如图4灢5灢4所示.从条纹 最清晰到条 纹 消 失,由 于 M1 移 动 所 附 加 的 光 程 差 用 LM 表 示,则 两 套 条 纹 有 如 下 关 系:LM =k毸2 = k+ æ è ç ö ø 1÷ 2 毸1. 图4灢5灢4 钠光双谱线 设毸= 毸1 +毸2 2 ,殼毸=毸2 -毸1,则毸1 =毸- 殼毸 2 ,毸2 =毸+ 殼毸 2 , 第4章 近代与综合性实验 ·153·

大学物理实验:154:)=(k+)(-会）L=k(a+222求解k得入1k=21-4L可表示为tVL-岔-28因为第二项远远小于第一项，可忽略不计，则-M=(4-5-4)2L.故测得L即可由上式计算得钠双线波长差I02Lm~干涉条纹的清晰程度通常用反衬度V描述，条纹图4-5-5钠光干涉条纹反衬度随光程差最清晰时V=1，条纹消失时V二0，钠光干涉条纹作周期变化反衬度随光程差作周期变化.如图4-5-5所示，【实验仪器】迈克耳孙干涉仪，HeNe激光器，钠光灯，扩束镜【实验内容】1.测He-Ne激光的波长（1）用氢氛激光器作光源，通电发光后，调节干涉仪和光源的方位，使激光直接照射到分光板中部，光束初步与M，垂直，此时应看到一束光大致从原路返回.旋转粗调手轮，使M和M，到G镀膜面距离大致相等（2）将观察屏放好，并尽量拉远些，应看到有两排光点，这是由于M，和M，两反射镜的反射光束通过G前后表面多次反射而产生的.每一排光点中有一点最亮，调节M2后面的螺丝，使两排光点靠近并使最亮的两个光点重合（一般情况即可看到干涉条纹），此时M与M2基本垂直（3）安放好扩束镜，此时屏上可看到干涉条纹，通过微调M，下方的两个拉簧螺丝，使M，和Mz严格平行，屏上出现圆形干涉条纹.若看不到条纹，可轻轻转动粗调手轮，使M.镜移动一下，条纹即出现，（4）旋转微调手轮使M，缓缓移动，观察环“冒出”和“缩进”现象.熟悉如何读取M，的位置.（5）调整零点（详见注意事项）（6）与调零点时旋转方向相同，轻轻旋动微调手轮，当看到观察屏上有条纹吞吐，记录M的初始位置di，每冒出（或缩进）50个干涉环记录一次M镜位置，连续记8次，填人表4-5-1中

Lm =k(毸+ 殼毸 2 )=(k+ 1 2 )(毸- 殼毸 2 ), 求解k得 k= 毸 2殼毸 - 1 4 . Lm 可表示为 图4灢5灢5 钠光干涉条纹反衬度随光程差 作周期变化 Lm = 毸2 2殼毸 - 殼毸 8 . 因为第二项远远小于第一项,可忽略不计,则 殼毸= 毸2 2Lm . (4灢5灢4) 故测得Lm 即可由上式计算得钠双线波长差. 干涉条纹的清晰程度通常用反衬度V 描述,条纹 最清晰时V=1,条纹消失时V=0,钠光干涉条纹 反衬度随光程差作周期变化.如图4灢5灢5所示. 暰实验仪器暱 迈克耳孙干涉仪,He Ne激光器,钠光灯,扩束镜. 暰实验内容暱 1.测 He Ne激光的波长 (1)用氦氖激光器作光源,通电发光后,调节干涉仪和光源的方位,使激光直接照射到分 光板中部,光束初步与 M2 垂直,此时应看到一束光大致从原路返回.旋转粗调手轮,使 M1 和 M2 到G1 镀膜面距离大致相等. (2)将观察屏放好,并尽量拉远些,应看到有两排光点,这是由于 M1 和 M2 两反射镜的反 射光束通过G1 前后表面多次反射而产生的.每一排光点中有一点最亮,调节 M2 后面的螺丝, 使两排光点靠近并使最亮的两个光点重合(一般情况即可看到干涉条纹),此时 M1 与 M2 基本 垂直. (3)安放好扩束镜,此时屏上可看到干涉条纹,通过微调 M2 下方的两个拉簧螺丝,使 M1 和 M2曚严格平行,屏上出现圆形干涉条纹.若看不到条纹,可轻轻转动粗调手轮,使 M1 镜移动 一下,条纹即出现. (4)旋转微调手轮使 M1 缓缓移动,观察环“冒出暠和“缩进暠现象.熟悉如何读取 M1 的 位置. (5)调整零点(详见注意事项). (6)与调零点时旋转方向相同,轻轻旋动微调手轮,当看到观察屏上有条纹吞吐,记录 M1 的初始 位 置 d1,每 冒 出 (或 缩 进)50 个 干 涉 环 记 录 一 次 M1 镜 位 置,连 续 记 8 次,填 入 表4灢5灢1中. ·154· 大学物理实验

第4章近代与综合性实验155表 4-5-1He-Ne激光的波长测量数据记录表050100150条纹变化数N，Mi的位置d/mm200250300350条纹变化数NzM，的位置d/mm200200200200N=N, -NiAd =-[d2- d, Ad/mm1=100X/A入一入公二入公=6328A.E%.入公2.测钠光的波长（1）用钠光灯作光源，在光源灯罩的挡板上刻有“十”字.使光源与分光板等高，通电发光后，调节干涉仪和光源的方位，将刻有“十”字的挡板对准M，使光束与M，垂直，旋转粗调手轮，使M和M，到G镀膜面距离大致相等（2）令视线垂直于M，透过分光板用眼晴直接观察，可看到视场里有两个反射的“十”字像，这是光经M，和M，反射而产生的.调节M，背后的螺丝，使两个“十”字像重合（一般情况即可看到等厚干涉条纹），此时M与M，初步垂直（3）微调M，下方的两个拉簧螺丝，直至视场中出现等倾干涉圆环，并且圆心位于视场中央.若圆环很模糊，可轻轻转动粗调手轮，使M镜微微移动，圆环即可清晰（4）旋转微调手轮使M缓缓移动，观察环“冒出”和“缩进”现象.熟悉如何读取M，的位置.（5）调整零点（详见注意事项）（6）与调零点时旋转方向相同，轻轻旋动微调手轮，每冒出（或缩进）20个干涉环记录一次M，镜位置，连续记八次，填入表4-5-2中，表4-5-2钠光波长测量数据记录表02060条纹变化数N,40M，的位置d,/mm条纹变化数Nz80100120140M，的位置d2/mm8080N- N,- N.8080Ad = Id2-d, ]入-%/mm40X/A入一入公入公=5893A.E%.入公

表4灢5灢1 He灢Ne激光的波长测量数据记录表 条纹变化数 N1 0 50 100 150 M1 的位置d1/mm 条纹变化数 N2 200 250 300 350 M1 的位置d2/mm N = N2 -N1 200 200 200 200 殼d = d2 -d1 毸 = 殼d 100 /mm 毸焻/晎A 毸公 =6328晎A,E= 毸-毸公 毸公 = %. 2.测钠光的波长 (1)用钠光灯作光源,在光源灯罩的挡板上刻有“十暠字.使光源与分光板等高,通电发光 后,调节干涉仪和光源的方位,将刻有“十暠字的挡板对准 M2,使光束与 M2 垂直,旋转粗调手 轮,使 M1 和 M2 到G1 镀膜面距离大致相等. (2)令视线垂直于 M1,透过分光板用眼睛直接观察,可看到视场里有两个反射的“十暠字 像,这是光经M1 和M2 反射而产生的.调节M2 背后的螺丝,使两个“十暠字像重合(一般情况即 可看到等厚干涉条纹),此时 M1 与 M2 初步垂直. (3)微调 M2 下方的两个拉簧螺丝,直至视场中出现等倾干涉圆环,并且圆心位于视场中 央.若圆环很模糊,可轻轻转动粗调手轮,使 M1 镜微微移动,圆环即可清晰. (4)旋转微调手轮使 M1 缓缓移动,观察环“冒出暠和“缩进暠现象.熟悉如何读取 M1 的 位置. (5)调整零点(详见注意事项). (6)与调零点时旋转方向相同,轻轻旋动微调手轮,每冒出(或缩进)20个干涉环记录一次 M1 镜位置,连续记八次,填入表4灢5灢2中. 表4灢5灢2 钠光波长测量数据记录表 条纹变化数 N1 0 20 40 60 M1 的位置d1/mm 条纹变化数 N2 80 100 120 140 M1 的位置d2/mm N = N2 -N1 80 80 80 80 殼d = d2 -d1 毸 = 殼d 40 /mm 毸/痄 毸公 =5893晎A,E= 毸-毸公 毸公 = %. 第4章 近代与综合性实验 ·155·

大学物理实验:156:3.测量钠光的双线波长差（1）点亮钠光灯，使光源与分束板等高并且与分束板G和M2镜成一直线.转动粗调手轮，便M.和M，至G距离大致相等，（2）取下并轻轻放置好观察屏，直接用眼晴观察.仔细调节M2后面或下方的调节螺丝，利用钠光灯上的十字“十”辅助，类似实验1中将两排光点重合，此处是将两个相近的“十”调重合，使钠光的等倾条纹出现（3）转动粗调手轮，找到条纹变模糊的位置，调好标尺零点.用微调手轮继续移动M1，同时仔细观察至条纹反衬度最低时记下M的位置.随着光程差的不断变化，按顺序记录6次条纹反衬度最低的M，镜位置读数，相邻两次读数差等于L的值，【数据处理】1.完成表4-5-1中的计算，并求百分比误差2.完成表4-5-2中的计算，并求百分比误差3.自列表格，用逐差法求出L㎡的平均值4.将入=5893A和平均值L㎡代人（4-5-4）式，求出钠双线波长差>，5.钠双线波长差的公认值为A^。=5.97A，求出百分误差，E=M-M-%.No【注意事项】1.迈克耳孙干涉仪是精密仪器，在旋转调整螺丝和手轮时手要轻，动作要稳，不能强拧硬扳.切勿用手触摸镜片.2.调测微尺零点方法：先将微调手轮沿某一方向（按读数的增或减）旋转至零线，然后以同方向转动粗调手轮对齐读数窗口中某一刻度，以后测量时使用微调手轮须向同一方向旋转，3.微调手轮有反向空程，实验中如果中途反向转动，则须重新调整零点，4.测读M的位置时先读导轨侧面主尺之整数，如32mm（估计数位不读）.再读窗口读数，如0.25mm（估计数位也不读），最后由微调手轮读出两位如78.并估计一位如3.则该处位置读数应记为：32.25783mm5.用激光束调节仪器时，应防止激光束射人眼晴，使视网膜受伤【预习思考题】1.说明迈克耳孙干涉仪各光学元件的作用，并简要叙述调出等倾干涉条纹的方法及注意事项.2.什么是空程？测量中如何操作才能避免引入空程？3.如何利用干涉条纹的“冒出”和“缩进”现象，测定单色光的波长？【讨论思考题】1.在观测等倾于涉条纹时，使M，和M2逐渐接近直至重合，试描述条纹疏密变化情况2.在测定钠双线波长差的实验中，你是如何理解条纹反衬度随光程差的变化规律的？【拓展训练】1.观察等厚条纹.2.测量空程差

3.测量钠光的双线波长差 (1)点亮钠光灯,使光源与分束板等高并且与分束板G1 和 M2 镜成一直线.转动粗调手 轮,使 M1 和 M2 至G1 距离大致相等. (2)取下并轻轻放置好观察屏,直接用眼睛观察.仔细调节 M2 后面或下方的调节螺丝,利 用钠光灯上的十字“十暠辅助,类似实验1中将两排光点重合,此处是将两个相近的“十暠调重 合,使钠光的等倾条纹出现. (3)转动粗调手轮,找到条纹变模糊的位置,调好标尺零点.用微调手轮继续移动 M1,同 时仔细观察至条纹反衬度最低时记下 M1 的位置.随着光程差的不断变化,按顺序记录6次条 纹反衬度最低的 M1 镜位置读数.相邻两次读数差等于Lm 的值. 暰数据处理暱 1.完成表4灢5灢1中的计算,并求百分比误差. 2.完成表4灢5灢2中的计算,并求百分比误差. 3.自列表格,用逐差法求出Lm 的平均值. 4.将毸=5893晎A 和平均值Lm 代入(4灢5灢4)式,求出钠双线波长差 殼毸. 5.钠双线波长差的公认值为 殼毸0 =5灡97晎A,求出百分误差. E= 殼毸-殼毸0 殼毸0 = %. 暰注意事项暱 1.迈克耳孙干涉仪是精密仪器,在旋转调整螺丝和手轮时手要轻,动作要稳,不能强拧硬 扳.切勿用手触摸镜片. 2.调测微尺零点方法:先将微调手轮沿某一方向(按读数的增或减)旋转至零线,然后以 同方向转动粗调手轮对齐读数窗口中某一刻度,以后测量时使用微调手轮须向同一方向旋转. 3.微调手轮有反向空程,实验中如果中途反向转动,则须重新调整零点. 4.测读 M1 的位置时先读导轨侧面主尺之整数,如32 mm(估计数位不读).再读窗口读 数,如0灡25mm(估计数位也不读).最后由微调手轮读出两位如78,并估计一位如3,则该处位 置读数应记为:32灡25783 mm. 5.用激光束调节仪器时,应防止激光束射入眼睛,使视网膜受伤. 暰预习思考题暱 1.说明迈克耳孙干涉仪各光学元件的作用,并简要叙述调出等倾干涉条纹的方法及注意 事项. 2.什么是空程? 测量中如何操作才能避免引入空程? 3.如何利用干涉条纹的“冒出暠和“缩进暠现象,测定单色光的波长? 暰讨论思考题暱 1.在观测等倾于涉条纹时,使 M1 和 M2曚逐渐接近直至重合,试描述条纹疏密变化情况. 2.在测定钠双线波长差的实验中,你是如何理解条纹反衬度随光程差的变化规律的? 暰拓展训练暱 1.观察等厚条纹. 2.测量空程差. ·156· 大学物理实验