迈克耳逊干涉仪的调整和使用及测空气折射率概要课件

,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,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,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,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,目 录,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。,迈克耳孙（A.A.Michelson）背景知识介绍迈克,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 目 的了解迈克尔孙干涉仪的结构和工作原理，掌握其调节,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,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,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,M1M2EG2G1S1122半透半反膜M1和M2是精密磨,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,M1M2EG2G1S1122半透半反膜实验原理迈克,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：,SdCAB12DM1M2光程差：实验原理迈克尔孙,实验原理,干涉条纹,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光源定镜M2动镜M1玻璃板G1,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。,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,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,主尺粗动手轮读数窗口微动手轮最后读数为：33.52246mm,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,实 验 内 容调节迈克尔孙干涉仪，观察等倾干涉条纹,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。,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,实验数据及处理,1.,数据表格,2.,数据处理,3.,结果分析,实验数据及处理1.数据表格,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,数据表格d0/mmd1/mmd2/mmd3/mm50.48,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,数据处理d1=d4-d0=50.55215-50.4822,迈克耳逊干涉仪的调整和使用及测空气折射率概要课件,结果分析,查的文献值,n,空气,=1.00102,。相对误差,0.02%,原因如下,：,结果分析查的文献值n空气=1.00102。相对误差0.0,1.,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,1.在实验时氦氖激光只能做到与镜大体平行、与镜大体垂,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,2.大小鼓轮反转而引进的空转误差，在每次测量必须沿,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,3.因为条纹中心冒出（或陷入）时，条纹数容易数错,