設計一個觀察激光等厚干涉的實驗裝置

『壹』 某同學設計了一個測定激光的波長的實驗裝置如圖（a）所示，激光器發出的一束直徑很小的紅色激光進入一個

（來1）光的干涉現象說明光具源有波動性．
（2）游標卡尺的主尺讀數為8mm+0.1×6mm=8.6mm，則相鄰條紋的間距△x＝

8.6

3

mm＝2.87mm，
根據△x＝

L

d

λ得，波長λ＝

△xd

L

＝

2.87×10?3×0.22×10?3

1

≈6.3×10^-7m．
故答案為：（1）波動；（2）8.6；6.3×10^-7

『貳』 某同學設計了一個測定激光波長的實驗裝置，如圖甲所示，激光器發出的一束直徑很小的紅色激光進入一個一端

（1）雙縫的縫間距離為d，雙縫到感光片的距離為L，感光片上相鄰兩光點間的距離為△x，則光的專波長λ=

d△x

L

=

ab

L

由游標卡屬尺的讀數原理知第1到第4個光點的距離是8.6mm．
由題意知：b=

8.6

3

mm，d=0.22mm，L=1.0000m
所以波長為：λ=

ab

L

=

0.22×10?3× 8.6 3 ×10?3

1

=6.3×10^-7m．
（2）藍光波長小於紅光波長，由λ=

dx

L

知：變小．
故答案為：（1）

ab

L

，8.6，6.3×10^-7；（2）變小．

『叄』 如何用邁克爾遜干涉儀得到等厚干涉

一、方法： （1）准備工作： 從光路中取出擴束鏡。開啟激光器並調節位置，使激光束內沿反光鏡2的法線方向入射到容分光鏡的中心，這時在方向的觀察屏上應該可以看到分別由M1和M2兩個反光鏡反射產生的若干個激光光斑。如果只觀察到一個反光鏡產生的光如何用邁克爾遜干涉儀得到等厚干涉

『肆』 大學物理設計性實驗報告

.設計實驗，觀察白光的干涉條紋，並討論出現干涉條紋的條件和條紋形狀。 提示 在白熾燈前加毛玻璃，把M1與M2'（M2對半反射鏡所成的像）的距離調節到接近於0。 2.設計實驗，觀察汞綠光的非定域干涉和激光的定域干涉。 提示 在汞燈前加綠色濾光片和小孔光闌，以形成點光源；在激光器前加透鏡擴束後再加2－3塊毛玻璃，以形成面光源。 3.在邁克耳孫干涉儀的一臂光路上插入一塊薄平行玻璃片，調節兩反射鏡的相對角度和位置，會看到什麼現象？試分析討論產生這些現象的原因，並利用該干涉儀測出此玻璃片材料的折射率。（提示：玻璃片的厚度可用千分尺測出。） 提示 參閱附件2。 4.已知鈉燈中有兩條波長相近、強度相同的黃色譜線。用鈉燈照射邁克耳孫干涉儀，並調節兩反射鏡的相對位置，會看到什麼現象？試分析討論產生這些現象的原因，並由此測出兩黃光的平均波長λ，波長差Δλ和鈉黃光的相干長度Δλ。（注意：這里，為什麼？） 提示 公式中的Δλ是一條譜線中所含的波長范圍，並非兩譜線之波長差。 5.設計實驗，證明等傾干涉定域在無限遠。 提示 將干涉儀調節到出現等傾條紋，在觀察屏前用透鏡聚焦，可看到觀察屏上有清晰條紋的位置正好在透鏡的焦平面處。 6.試設計一個不用邁克耳孫干涉儀而能觀察等傾干涉的實驗。 提示 可先將氦氖激光擴束（直徑約1厘米以上），然後用透鏡（焦距5厘米左右）會聚到一塊平行平面玻璃片上（兩表面的夾角約小於1'，厚度約2-3毫米），使入射角盡量小，則可在反射光斑中觀察到明顯的等傾干涉條紋。 7.設計實驗，測出等厚干涉定域在何處，驗證該定域位置與兩反射鏡相對位置的關系。 提示 將干涉儀調節到出現等厚條紋，在觀察屏前用透鏡聚焦，仔細調節到可在觀察屏上看到清晰的條紋，根據透鏡的物像關系計算出物的位置，即為等厚條紋的定域位置。定域位置與兩反射鏡相對位置的關系可根據下式算出：
其中，D是定域位置與M1的距離，d是M1與M2'距離，a是M1與M2'的夾角，i是光的入射角。此式的證明，可參閱參考材料2，第123頁。 在實驗時要注意使入射角大一些，以便於測量。否則i≈0，D≈0。 8.設計實驗，利用邁克耳孫干涉儀估測各種濾光片的單色性。（提示：可估測白光通過它們後的相干長度而得。） 提示 改變d，使它從負幾厘米到正幾厘米（條紋從模糊到清晰再到模糊），從中得到相干長度Δλ，算出Δλ。 9.利用邁克耳孫干涉儀設計並實行你自己想做的實驗。（注意：該實驗設計方案要徵得實驗指導老師的同意後方可實行。）

『伍』 設計實驗 利用邁克耳孫干涉儀估測各種濾光片的單色性

.設計實驗，觀察白光的干涉條紋，並討論出現干涉條紋的條件和條紋形狀。 提示在白熾燈前加毛玻璃，把M1與M2'（M2對半反射鏡所成的像）的距離調節到接近於0。2.設計實驗，觀察汞綠光的非定域干涉和激光的定域干涉。提示 在汞燈前加綠色濾光片和小孔光闌，以形成點光源；在激光器前加透鏡擴束後再加2－3塊毛玻璃，以形成面光源。3.在邁克耳孫干涉儀的一臂光路上插入一塊薄平行玻璃片，調節兩反射鏡的相對角度和位置，會看到什麼現象？試分析討論產生這些現象的原因，並利用該干涉儀測出此玻璃片材料的折射率。（提示：玻璃片的厚度可用千分尺測出。）提示 參閱附件2。4.已知鈉燈中有兩條波長相近、強度相同的黃色譜線。用鈉燈照射邁克耳孫干涉儀，並調節兩反射鏡的相對位置，會看到什麼現象？試分析討論產生這些現象的原因，並由此測出兩黃光的平均波長λ，波長差Δλ和鈉黃光的相干長度Δλ。（注意：這里 ，為什麼？） 提示 公式中的Δλ是一條譜線中所含的波長范圍，並非兩譜線之波長差。5.設計實驗，證明等傾干涉定域在無限遠。提示 將干涉儀調節到出現等傾條紋，在觀察屏前用透鏡聚焦，可看到觀察屏上有清晰條紋的位置正好在透鏡的焦平面處。6.試設計一個不用邁克耳孫干涉儀而能觀察等傾干涉的實驗。提示 可先將氦氖激光擴束（直徑約1厘米以上），然後用透鏡（焦距5厘米左右）會聚到一塊平行平面玻璃片上（兩表面的夾角約小於1'，厚度約2-3毫米），使入射角盡量小，則可在反射光斑中觀察到明顯的等傾干涉條紋。7.設計實驗，測出等厚干涉定域在何處，驗證該定域位置與兩反射鏡相對位置的關系。提示 將干涉儀調節到出現等厚條紋，在觀察屏前用透鏡聚焦，仔細調節到可在觀察屏上看到清晰的條紋，根據透鏡的物像關系計算出物的位置，即為等厚條紋的定域位置。定域位置與兩反射鏡相對位置的關系可根據下式算出： 其中，D是定域位置與M1的距離，d是M1與M2'距離，a是M1與M2'的夾角，i是光的入射角。此式的證明，可參閱參考材料2，第123頁。 在實驗時要注意使入射角大一些，以便於測量。否則i≈0，D≈0。 8.設計實驗，利用邁克耳孫干涉儀估測各種濾光片的單色性。（提示：可估測白光通過它們後的相干長度而得。）提示 改變d，使它從負幾厘米到正幾厘米（條紋從模糊到清晰再到模糊），從中得到相干長度Δλ，算出Δλ。9.利用邁克耳孫干涉儀設計並實行你自己想做的實驗。（注意：該實驗設計方案要徵得實驗指導老師的同意後方可實行。）

『陸』 某同學設計了一個測定激光的波長的實驗裝置，如圖所示．激光器發出的一束直徑很小的紅色激光進入一個一端

（1）該實驗是來利用雙自縫干涉測量光的波長．說明激光發生干涉現象．
（2）游標卡尺的主尺讀數為8mm，游標讀數為0.1×5=0.5mm．所以游標讀數為8.5mm，即為第1個和第4個光點的距離．
則相鄰兩個光點的距離b＝

8.5

3

mm＝2.83mm，代入λ＝

ab

L

=6.2×10^-7m．
故本題答案為：（1）干涉（2）8.5，6.2×10^-7m．