邁克爾測光的波長實驗裝置

1. 如何用邁克爾干涉儀測鈉光兩譜線的波長差原理和步驟是什麼

觀察條紋反差起伏一個周期，光程差的改變數就是相干長度，那麼，相干長度=平均波長的平方/波長差，波長差=平均波長的平方/相干長度

原理：假設反差從最大到最大，光程差的改變數=（m+1）λ1=mλ2=相干長度，m=λ1/(λ2-λ1)

相干長度=mλ2=λ1λ2/(λ2-λ1)，這種問題，λ1、λ2的差別非常小。

所以，波長差=平均波長的平方/相干長度。

2. 在邁克爾干涉儀測波長的實驗中為什麼等清干涉條紋是同心圓

因為等傾干涉是入射光相對於入射平行介質的角度相同的時候，干涉條紋相同，如果是個點光源，發出的光線就是球面，那麼圍繞中心的任意一個圓圈上的入射光傾斜角度都是一樣的，所以干涉情況也是一樣的，所以明紋的，一圈都是明紋，暗紋的，一圈都是暗紋，這樣才叫等傾干涉么！

3. 邁克爾遜干涉儀測光波波長

邁克爾遜干涉儀測量光波波長

【實驗原理】：

邁克爾遜干涉儀基本使用原理

1．等傾干涉和氦氖激光波長測定

調節邁克爾遜干涉儀,當M1、和M2的距離d一定時，所有傾角相同的兩平行光束都具有

相同的光程差， .它們會聚後的干涉叫強或減弱的情況相同，因此稱這種干涉為等

傾干涉．

2．測量光波的波長

在等傾干涉條件下，設平面鏡M1移動距離Δd時相應、冒出（或消失）的圓條紋數為N,

(其中Δd為測量值的 )
由上式可見，只要測量平面鏡M1移動Δd，同時數出相應冒出（或消失）的圓紋數N,就

可算出波長λ

M2′

d

i

A

B
C
D
①

②

M1

r

F
F′

P
L
n=1

P′

i′

S
圖2 等傾干涉

圖1 邁克爾遜干涉儀

S

P1

M2'

M2

M1

d

P2

E

①

②

①

②

【實驗儀器】：WSM-200 型邁克爾遜干涉儀，HE—NE激光器，,擴束鏡,墨鏡。

【實驗內容】；

1.邁克爾遜干涉儀的調節

熟讀光學實驗常用儀器部分邁克爾遜干涉儀的調節使用說明,並按此調節好．

2.測量氦氖激光的波長

（1） 輕輕轉動微調鼓輪(9),使平面鏡M1轉動,此時可在觀察屏上看到干涉圓紋

一個一個地從中心冒出(或消失)．

（2） 開始記數時，記錄平面鏡M1的位置讀數d0.

（3） 同方向繼續轉動微調鼓輪（9），數到中心圓紋向外冒出（或消失）100個時，

在記錄平面鏡M1的位置讀數d.

(4) 由式（34－4）計算出氦氖激光的波長λ．

(5) 重復上述步驟10次，算出波長的平均值λ，求出不確定度，並與公式值λ0＝6328Å

比較之．

測量氦氖激光束波長的數據處理（數據與我們測量的數據有差別，但是方法是一樣的）

N=50

次數i

1
44.25630
0.07945
0.7906
0.00030
6356
6325
24

2
44.24009
0.07927
6342

3
44.22423
0.07887
6310

4
44.20856
0.07886
6309

5
44.19265
0.07883
6306

6
44.17685

7
44.16082

8
44.14536

9
44.12970

10
44.11382

6325 24

100%
-0.05

=(0.07945+0.07927+0.07887+0.07886+0.07883)/5

=0.07906(mm)

注意：現在我們要用的公式是：
而且我們記錄的數據小數點後面只有三位！注意有效數字的取捨！

M1、M2的作用

從光源S發出的一束光經分光板M1的半反半透分成兩束光強近似相等的光束1和2，而M2作為補償板，使得兩束光在玻璃中走得光程相等，因此計算兩束光的光程差時，只需考慮兩束光在空氣中的幾何路程的差別。

邁克爾遜干涉儀的好處

（1）由於干涉儀所產生的干涉條紋和由平面M1和M2′之間的空氣薄膜所產生的干涉條紋是完全一樣的。M1和M2′之間所夾的空氣層形狀可以任意調節，如使M1與M2′平行、不平行、相交甚至完全重合。

（2）邁克爾遜干涉儀光路中把兩束相干光相互分離得很遠。這樣就可以在任一支光路里放進被研究得東西，通過干涉圖像得變化可以研究物質得某些物理特性，如氣體折射、測透明薄板的厚度等。

結果自己分析，不要抄襲

從實驗數據得知，該次實驗較為成功，所測量的氦氖激光波長的值與實際波長的值相對誤差絕對值小於1％。但實驗過程中，仍存在著諸多值得注意及不足之處，例如：

在調節由平面鏡M1、M2反射在觀察屏上的兩組光點像時，要求使兩組光點中最亮兩點完全重合，但如果因為相對較長時間的調試，我們對該亮點的視覺敏感度會降低，可能會使該兩點達不到完全重合，從而對實驗造成一定影響，使出現在觀察屏上的圓形條紋發生重疊，不能准確觀察、測量；

氦氖激光經過擴束鏡後成為反射光束，該光束沿不同方向反射到平面鏡M1、M2，仔細調節M1、M2後會在觀察屏上看到干涉條紋。如果激光沒有正好經過擴束鏡，觀察屏上看不到干涉條紋，所以在保證擴束鏡與激光等高的條件下，要仔細移動擴束鏡的位置，使得觀察屏上出現干涉條紋；

邁克爾干涉儀是科學研究的精密光學儀器,由於機械轉總存在有一定的間隙,都有回程差，在讀數的過程中，應使微調鼓輪向同一個方向轉動，盡量避免回程差:。

通過同一方向轉動微調鼓輪，使觀察屏上不斷消失圓形條紋。規定50環為一次記錄，分別從導軌、儀器窗口的刻度盤、微動手輪上讀出平面鏡M2的移動距離，再從微動手輪上估讀一位。但由於圓形條紋消失的條紋數不能准確為50環，即平面鏡M2移動的距離△d對應條紋數不為50，所以測量的氦氖激光波長與實際波長有較大出入。

4. 物理學,邁克爾干涉儀測光波波長的題目

1nm=10^(-9)m=10^(-6)mm==>1mm=10^6nm

用納米做長度單位，則1毫米等於10的負6次方毫米。所以0.62mm=0.62*10^6nm

5. 邁克爾遜干涉儀實驗中是如何測量光波波長的

（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、左右位置使擴束後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「湧出」和「陷入」說明M1／、M2之間的距離d是變大?變小?觀察並解釋條紋的粗細、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）,且位於觀察屏的中心.
③ 轉動微動手輪使圓條紋穩定的「湧出」（或「陷入」）,確信已消除「空回誤差」後,找出一個位置（如剛剛「湧出」或「陷入」）讀出初始位置d1.
④ 緩慢轉動微動手輪,讀取圓條紋「湧出」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「湧出」）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.

6. 邁克爾干涉儀實驗測量光波波長，是怎樣測量的

邁克爾遜分光干涉儀，把一束光利用雙棱鏡分成兩束，其中一束經過一次反射回到主光路，兩束光產生相位差，從而產生了干涉。

邁克爾遜干涉儀的那一面反射鏡是可以微調的，一般通過觀察條紋最清楚的狀態，兩次最清楚狀態（實際一般取多次來減小誤差）之間，反射鏡移動的距離*2就是光程的改變數，同時也就是波長。

這是最基本的邁克爾遜干涉儀，實際上現在改良版本也很多，具體問題具體分析。我說的這種產生的是等厚條紋，有的則產生斜條紋。

7. 麥克爾遜的實驗是怎麼做的

邁克爾遜干涉儀是美國物理學家邁克爾遜和莫雷為進行「以太漂移實驗」於 1883年創制的。在光的電磁理論與愛因斯坦相對論形成之前，大多數物理學家相信光波在一種稱為「以太」的物質中傳播，這種物質充滿整個宇宙空間。邁克爾遜和莫雷試圖用邁克爾遜干涉儀測量出地球相對於以太的運動。他們預計這種相對運動會導致將儀器旋轉90 0 後能觀察到4/10個條紋的移動，實際觀察到的結果是少於1/100。這個結果令邁克爾遜感到十分失望，但他們因此卻創制了一個精密度達四億份之一米的測長儀器並運用這套儀器轉向長度的測量工作。1907年，邁克爾遜由於在「精密光學儀器和用這些儀器進行光譜學的基本量度」的研究工作而榮獲諾貝爾物理學獎金。 直到愛因斯坦於 1905年提出了相對論，指出光速不變，即真空中光波相對於所有慣性參考系的速度都是相同的值 C 。假想的以太概念被徹底的拋棄。邁克爾遜-莫雷所得的否定結果給相對論以很大的實驗支持。它因此被稱作歷史上最有意義的「否定結果」實驗（ 「 negative-result 」 experiment ）。 【實驗目的】 1．了解邁克爾遜干涉儀的構造原理，初步掌握調節方法。 2．觀察等傾干涉現象，測 He — Ne 激光的波長。 3. 學習法布里—珀羅干涉裝置的調節和使用。 【實驗儀器】 邁克爾遜干涉儀， He — Ne 多束光纖激光器 (圖 1 邁克爾遜干涉儀） （圖 2 光纖激光） （圖 3 鏡片 ） 【注意事項】 1. 邁克爾遜干涉是精密儀器，實驗者應細心操作。儀器上各鏡面嚴禁用手或它物觸摸；調整、測量中勿碰工作台； 2. 應單向旋轉粗、微調鼓輪，不得中途倒轉出現空程而造成誤差。 【思考題】 1. 什麼是定域條紋？什麼是非定域條紋？兩者用的光源與觀察儀器有何不同？ 2. 請設計一個實驗用邁克爾遜干涉儀測量固體透明薄膜的折射率或厚度。 【應用提示】 1．本實驗中測量了氦氖激光器的波長，下面僅就激光器再做一簡單介紹。 也稱為 「光激射器」。利用受激輻射原理使光在某些受激發的工作物質中放大或發射的器件。用電學、光學及其他方法對工作物質進行激勵，使其中一部分粒子激發到能量較高的狀態中去，當這種狀態的粒子數大於能量較低狀態的粒子數時，由於受激輻射作用，該工作物質就能對某一定波長的光輻射產生放大作用，也就是當這種波長的光輻射通過工作物質時，就會射出強度被放大而又與入射光波位相一致、頻率一致、方向一致的光輻射，這種情況便稱為光放大。 激光器一般由三個部分組成： (1)能實現粒子數反轉的工作物質。例如氦氖激光器中，通過氦原子的協助，使氖原子的兩個能級實現粒子數反轉；(2)光泵：通過強光照射工作物質而實現粒子數反轉的方法稱為光泵法。例如紅寶石激光器，是利用大功率的閃光燈照射紅寶石（工作物質）而實現粒子數反轉。造成了產生激光的條件；(3)光學共振腔：最簡單的光學共振腔是由放置在氦氖激光器兩端的兩個相互平行的反射鏡組成。當一些氖原子在實現了粒子數反轉的兩能級間發生躍遷，輻射出平行於激光器方向的光子時，這些光子將在兩反射鏡之間來回反射，於是就不斷地引起受激輻射，很快地就產生出相當強的激光。這兩個互相平行的反射鏡，一個反射率接近100%，即完全反射。另一個反射率約為98%，激光就是從後一個反射鏡射出的。 激光器的種類很多，如氦氖激光器、二氧化碳激光器，紅寶石激光器、釔鋁石榴石激光器，砷化鎵激光器，染料激光器，氟化氫激光器和氬離子激光器、半導體激光器等， 發射的激光波長有 325nm、405nm、457nm、635nm、650nm、680nm、808nm、850nm、980nm、1310nm及1550nm等。常用的激光器如圖10和圖11所示。 2．實驗中利用邁克爾遜干涉測量了 氦氖激光器的波長。其中的基本干涉光路也在許多測量中得到廣泛應用。在這里兩個反射鏡完全垂直，得到的是等傾干涉；若兩個反射鏡沒有完全垂直，則可得到等厚干涉，可以用來測量介質的折射率、厚度等。

希望採納

8. 邁克遜干涉儀測波長實驗中，1·什麼是空程如何防止空程對測量的影響2·干涉圓環吞入或冒

空程是提供給一種死區的通用名詞。這種死區是當一個裝置的輸入改變方向時由於裝置輸入與輸出之間的暫時中斷引起的。一個機械連接的鬆弛或松動是空程的一個典型例子。

精密傳動的空程誤差，也稱回差、空回，是指傳動裝置的輸入軸旋向改變時，輸出軸轉角與理論值的滯後量。傳動鏈的 空程是各個齒輪副上回 程誤差的綜合。

產生空程的因素 較多，如最 小側隙、齒輪加工誤差、中心距偏差、軸與齒輪孔的配合間隙、軸承游隙、軸與軸承孔的配合間隙、軸心線的平行度和彈性變形等都會對空回產生影響。

(8)邁克爾測光的波長實驗裝置擴展閱讀：

最大加速度判定方法是通過軟體統計出活塞桿頭加速度時域波形最大峰值的平均值而得出的，對於所採集的每段波形，都可以在測試軟體示波器上顯示出最大峰值的大小 (包括正峰值和負峰值 )。長期行駛在山區復雜路面空化嚴重有異響的減振器的加速度值要明顯大於正常減振器，所以通過統計最大峰值的平均值，就可以評價該減振器的性能。