实验报告23 迈克尔逊干涉实验
一 实验目的
1、 了解迈克尔逊干涉仪的结构；
2、 掌握迈克尔逊干涉仪的结构；
3、 观察光的等倾干涉现象并掌握波长的方法；
4、 掌握逐差法处理数据。
二 实验仪器
He-Ne激光器、扩束透镜、迈克尔逊干涉仪
三 实验原理
迈克尔逊干涉仪的光学系统如图。它由分光板G、补偿板H、定反射镜M1和动反射镜M2组成。M1和M2互相垂直，分光板和补偿板是一对材料和外型完全相同的平板光学玻璃，它们相互平行并分别和M1、、M2成大致45度夹角，分光板的次数不同引起的光程差。来自点光源（或扩展光源）的光，入射到分光板上，分为强度相同的光线“1”和光线“2”的相干光，并分别由M1和M2反射后投射到光屏上（对于扩展光源用眼睛正对着观察）产生干涉现象。由于M1和M2垂直，可以等价地看成M2的虚象和M1形成一个厚度d为的空气隙，d的大小随M2的位置改变而改变，所以两光线的光程差可由下式确定：
（1）
式中iˊ为光线“1”对M2的入射角。当d一定时，Δ由iˊ确定，iˊ相同的方向上光程差相等，形成了等倾干涉条纹。且满足：
k=0、1、2、3…… （2）
呈亮条纹：
k=0、1、2、3…… （3）
呈暗条纹。条纹呈明暗相间的同心环，这和牛顿环干涉条纹相似，但不同的是本同心环外侧干涉级别低，越靠圆心干涉级别越高。圆心干涉级别最高。现分析一下（2）式。对于第级亮条纹，有：
（4）
当d增大时，为了保证（4）式仍成立ik‘必须也增大，即k级亮条纹往外扩大，反之，减小时，ik‘也必须减小，k级亮条纹往内缩小。特别地考虑iˊ=0（即圆心）处。满足：
（5）
时为亮条纹。那么，d增大时，中心亮条纹的级别K增大，中心往外冒出亮条纹，d减小时，中心亮条纹级别减小，亮条纹往中心收进。每当d改变 时，中心处就冒出或收进一个干涉条纹。当d改变 时，中心处就冒出或收进n个干涉条纹。根据这种现象，可以测定光波波长。
假设动镜M2原在位置D1上，现移动M2的位置，同时观察并计算中心亮条纹冒出或收进的数目，当M2移至位置D2时，相应地冒出或收进的亮条纹数目N。就有：
（6）
四、实验步骤
1、 移开扩束透镜，打开激光器电源使出射激光，调节激光方向使入射光与反射光重合。
2、 观察由M1和M2反射到屏上或墙上的两组光点，反复调节背面三个螺丝，使M1反射的光点和M2反射的光点一一对应重合。
3、 把扩束透镜置于激光束中使激光扩束后投射到分光板上，调节光照位置直到观察到屏上有同心圆。
4、 转动微动手轮观察干涉图样的变化情况，顺时针或反时针转动，观察干涉图样中心冒出或收入的情况。
五、数据记录及处理
N DN(mm) M DM(mm) DM-DN(mm)
10 44.99455 410 44.86692 0.12763
60 44.97835 460 44.85109 0.12726
110 44.96242 510 44.83525 0.12713
160 44.94655 560 44.81958 0.12697
210 44.93072 610 44.80370 0.12702
260 44.91450 660 44.78765 0.12685
310 44.89865 710 44.77175 0.12690
360 44.88280 760 44.75585 0.12695
；S=2.384×10-4 ； SC8=4.44×10-4
经查0.12763是坏值，剔除它；
重新算平均值：
；S‘=1.31×10-4； S‘C7=2.36×10-4
经查0.12726是坏值，剔除它；
重新算平均值：
； S″=8.93×10-5；S″C6=1.6×10-4
无坏值，所以
Δm=0.0001mm ；
六 注意事项
1、 使用干涉仪时不要使工作台震动；
2、 切勿用手或其他物品触摸其光学表面；
3、切勿正对着光学表面讲话。
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