迈克尔逊干涉仪测‘.docx

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1、实验四用迈克尔逊干涉仪空气的折射率一、实验目的用分离的光学元件构建一个迈克尔逊干涉仪。通过降低空气的压强测量其折射率。二、仪器和光学元件光学平台；HeNe激光；调整架，35x35mm；平面镜，30x30mm；磁性基座；分束器50:50；透镜，f=+20mm;白屏；玻璃容器，手持气压泵，组合夹具，T形连接，适配器，软管，硅管三、实验原理借助迈克尔逊干涉仪装置中的两个镜，光线被引进干涉仪。通过改变光路中容器内气体的压强，推算出空气的折射率。IftwoWaveshavingthesamefrequency(O,butdifferentamp1itudesanddifferentphasesareco

2、incidentatone1ocation,theysuperimposetoTheresu1tingcanbedescribedbythefo11owing:Y=ASin(WrOf)withtheamp1itudeA2=q-+a；+2d14Z2COSb(1)andthephasedifference=-C1-O11InaMiche1soninterferometer,the1ightbeamissp1itbyaha1f-si1veredg1assp1ateintotwopartia1beams(amp1itude(2)sp1itting),ref1ectedbytwomirrors,anda

3、gainbroughttointerferencebehindtheg1assp1ate.Sinceon1y1arge1uminousspotscanexhibitcircu1arinterferencefringes,the1ightbeamisexpandedbetweenthe1aserandtheg1assp1atebya1ens1.Ifonerep1acestherea1mirrorM3withitsvirtua1imageM3,Whichisformedbyref1ectionbytheg1assp1ate,apointPoftherea11ightsourceappearsast

4、hepointsP,andP,ofthevirtua11ightsources1iand12Duetothedifferent1ightpaths,usingthedesignationsinFig.2,2乃thephasedifferenceisgivenby:=2dCoSe,isthewave1engthofthe1aserIjghtused.Accordingto(1),theintensitydistributionfora-a1-C1is/A2=42cos2-2MaximathusoccurwhenBisequa1toamu1tip1eof.hencewith(2)(4)remain

5、sconstant(seeFig.3).Ifone2dCQs=nixm=1,2i.e.therearecircu1arfringesforse1ected.fixedva1uesofm.andd,sincea1tersthepositionofthemovab1emirrorMa(cf.isindeeddefinedforthisring.Thus,aringdisappearseachtimedisreducedby2.Ford=0thecirou1arfringepatterndisappears.IfthesurfacesofmirrorsNhandMaarenotpara11e1int

6、hesenseofFig.2,oneobtainscurvedfringes,whichgradua11ychangeintostraightfringesatd=0.空气衍射系数的确定Tbmeasurethediffractionnofair,anair-fi11edce11withp1ane-para11e1boundariesisused.Thediffractionindexnofagasisa1inearfunctionof(hepressureP.ForpressureP=0anabso1utevacuumexistssothatn=1.(P)=(P=O)+-P(5)PFromth

7、emeasuredda1e,thedifferencequotientz/Pisfirstdetermined:h(P+P)-h(P)=(6)PPThefo11owingistruefortheoptica1path1engthd:d=Z(P)S(7)Wheres=2Iisthegeometric1engthoftheevacuatedce11andn(P)isthediffractionindexofthegaspresentinthechamber.1istheIenghtofthegasco1umnintheg1assce11.Thefactthatthepathistraversedt

8、wiceduetotheref1ectiononthemirrorM4istobetakenintoconsideration.Thus,byvaryingthepressureinthece11bytheva1ueP,theoptica1path1engthisa1teredbythequantityd:d=n(PP)s*n(P)s(8)onthescreenoneobservesthechangein(hecircu1arfringepatternwithchangeinhepressure(thecentreoftheinterferencefringepatterna1ternate1

9、yshowsmaxima1andminima1intensity).ProceedingfromtheambientpressurePo,oneobservestheN-fb1dresettingoftheinitia1positionoftheinterferencepattern(i.e.,estab1ishmentofanintensityminimuminthering,scentre)unti1aspecificpressureva1uePhasbeenreached.Achangefromtninimumtominimumcorrespondstoachangeoftheoptic

10、a1path1engthbythewave1ength.BetweenthepressuresPandPPtheoptica1wave1engththuschangesbyd=(N(P+P)N(P)入(9)From(8)and(9)andunderconsiderationofthefactthatthece11istraversedtwicebythe1ight(s=2I),itfo11ows:n(P+P)一n(P)=(N(P+尸)-N(P)K(10)2Iandwith(6)andV=N(P+P)N(P)thefo11owingresu1ts:如果两波具有相同的频率，但不同的振幅和不同阶段的

11、同步在一个地点，他们添加到由此产生的可描述的fo11owing：瓦特随着振幅(1)和相位差在迈克耳孙干涉仪，光光束分裂半镀银玻璃板分为两个部分梁(振幅分裂)，反映了两个反射镜，并再次提请干涉背后的玻璃板。因为只有大的发光点可以展示圆形干涉条纹，该Iigh1束激光之间的扩大和玻璃板的镜头1。如果一个取代镜M3的真正的虚拟形象立方米/,这是由反射的玻璃板，一个点P的真实光源显示为点P/,和P”虚拟光源李和二级由于不同的光线的路径，使用指定的图。2,图2的相位差，给出了：（2）是波长的激光Ijght使用。根据（1）,强度分布的是（3）马克西玛从而出现等于的倍数，因此与（2）;米=1,2,.（4）空气

12、衍射系数的确定衡量衍射N的空气，一个充气细胞与平面平行的边界使用。衍射指数n的天然气是一个线性函数的压力p。对于压力P=O的绝对真空中存在的1例。（5）从衡量迄今为止，智商差异是f首先确定：（6）以下是真正的光学路径长度D组：d=（7）其中S=2-1是几何长度疏散细胞和N（P）是衍射指数的天然气目前在会议厅。1是长度的气柱在玻璃细胞。事实上，走过的道路是两次因反映离子对镜M4货币供应是必须加以考虑。因此，通过不同的压力，在细胞中的价值磷，光学路径长度改变的数量AD组：d为N（P+规划）县一6（规划）秒（8）在屏幕上的一个人观察的变化，圆形条纹的变化，压力（该中心的干涉条纹交替显示最大和最小强度

13、）。从环境压力区，一个人观察了N倍重的初始位置的干扰模式（即设立一个强度最低的环的中心），直到一个特定压力值P已经达成。改变最低最低对应变化的光路长度的波长。之间的压力P和P+AP的光波长变化，因此，d=（n（P+规划）*n（规划）入（9）从（8）和（9）和正在考虑的一个事实，即细胞是走过两次由轻（秒=21）,它如下：n（P+规划）*n（规划）=（10）和（6）和结果如下：四、实验步骤1、装置建立和调整：注：下文括号中的数字表示的坐标仅适用于开始阶段的粗调。a）参照图1摆放元件，使用调整镜M1（1,8）和镜M2（1,4）调整光路时，光线要沿着平台上的直线延伸。b）最初不需要放置分束器BS,光线

14、直射M3（9,4）,被M3反射后的光线能够和M2上初始光点重合。然后放置分束器在（6,4）,BS的镀膜面朝向镜M2,这样一部分的光仍然可无阻碍的到达M3,另外的光射到M4（6,1）:d）现在屏SC（6,6）上出现两个光点，调整M4使它们重合，此时观测到的应是一个轻微抖动的亮点。放置透镜1在（1,7）,屏上出现干涉条纹，细调M4能够使干涉图象为一组同心圆环。图12、实验a）将前后表面要和M4及BS间的光线传播方向垂直，容器的前后表面请不要用手接触，以保持表面光洁。b）手持一个开口处，C的另一个开口端已封闭。C）使用压力泵改变容察内的压强，当压力计的示数达到一个稳定值后，将压力计静置在一边（避免外界干扰），此时干涉圆环将逐渐吞缩，直至压力计的读数为0,在表格中记录下圆环的吞缩个数（AN）和相应的压强改变值（AP其中4=632.877w,/=1Ofnm,mbar=1OoPa,在一个标准大气压下n=1.000269五、思考题I、影响气体折射率的因素有那些？附：压力泵