迈克尔逊干涉仪测‘

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，形连接，适配器，软管，硅管T

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COIf twoWaves havingthe samefrequency,but differentamplitudes and different phasesare coincidentat onelocation,they superimposetoA2=af+a1+2a a•cos5w iththe amplitudex21Y=A•sinwf-CXThe resultingcan bedescribed by the following:5=%一and thephase differenceIna Michelsoninterferometer,the lightbeam issplit bya half-silvered glass plate intotwo partialbeamsamplitudesplitting,reflected bytwo mirrors,and againbrought tointerference behindthe glassplate.Since onlylarge luminousspotscan exhibitcircular interferencefringes,the lightbeam isexpandedbetween the laser andthe glassplate bya lensL.If onereplacesthe realmirror M3with itsvirtual imageM3”，Which isformedby reflectionby the glassplate,a pointP of the reallightsource appearsas thepoints Pz,and P”of thevirtuallight sourcesLi andL2-Due tothe differentlight.2,paths,using thedesignations inFig27r6=------•2•d•COSthe phasedifference isgiven by:2A2is thewavelength of thelaserIjght used.%=a=aAccording to1,the intensitydistribution foris/~A2=4•6Z2•COS2—323Maxima thusoccur whenis equalto amultiple of21,hence with2；2^d•cos^=m2m=i,2,..…43i.e.there arecircular fringesfor selected,fixed valuesof m,andd,since remainsconstantsee Fig.

3.If onealters theposition of themovable mirrorM3cf.is indeeddefined forthis ring.Thus,a ringdisappears eachtime disreduced byA/

2.For d=0the ciroularfringe patterndisappears.If thesurfaces ofmirrors M4and M3are notparallel in the空气衍射系数的确定sense ofFig.2,one obtainscurved fringes,which graduallychange intostraight fringesat d=

0.To measurethe diffractionnofair,an air-filled cellwith plane-parallel boundariesis used.The diffraction index nofAnnP-nP=0+APa gasis alinear functionof the pressure P.For pressureP=0an absolutevacuum existsso thatn=LAn/APFrom themeasured date,the differencequotient isf irstdetermined:△6n_nP+AP-PAP-APSThe followingis truefor the optical path length d:d=〃P・7Where s=2•1is thegeometric lengthof theevacuated celland nPis thediffractionindexof the gas presentin thechamber.1is thelenght ofthegascolumn in theglasscell.The factthat thepath istraversed twicedue tothe reflectiononthe mirrorM4is tobe takeninto consideration.Thus,by varyingthe pressureinthecell by the valueAP,the opticalpathlength isaltered bythe quantityAd:△d=nP+AP・s一nP・s onthe screenone observesthe change inthe8circular fringe pattern withchangeinthepressurethe centreof theinterferencefringepatternalternately showsmaximal andminimal intensity.Proceeding fromthe ambientpressure Po,oneobserves theN-fold resettingoftheinitial positionoftheinterference patterni.e.,establishment ofan intensityminimum intherings centreuntil aspecific pressurevalue Phas beenreached.A changefrom minimumto minimumcorresponds toachange oftheopticalpathlengthbythewavelength X.Between thepressures Pand P+△P theoptical wavelengththuschanges by△d=NP+AP—NP•入9From8and9and underconsideration ofthe factthat thecell istraversed twicebythelight s=2•1,it follows:一.高nP+AP nP=NP+AP—NP10NP+AP—NPand with6and A2V=the followingresults:如果两波具有相同的频率，但不同的振幅和不同阶段的同步在一个地点，他们添加到由此产生的可描述的following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，该束激光light之间的扩大和玻璃板的镜头Lo如果一个取代镜的真正的虚拟形象立方米/,,这是由反射的玻璃板，一个点的真实光源M3P显示为点和“虚拟光源李和二级•由于不同的光线的路径，使用指定的图图P/,P2,2的相位差，给出了（）2是波长的激光使用根据（）,强度分布的是（）Ijght13马克西玛从而出现等于的倍数，因此与（）;米=（）21,2,.....4空气衍射系数的确定衡量衍射的空气，一个充气细胞与平面平行的边界使用衍射指数的天然气是一个线性函数N n的压力对于压力的绝对真空中存在的例p op=01（）5从衡量迄今为止，智商差异是首先确定f（）6以下是真正的光学路径长度组（）D d=7其中是几何长度疏散细胞和（）是衍射指数的天然气目前在会议厅是长度的S=2-L NP L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货币供应是必须加以考虑因M4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组4D△d为N（P+△规划）•县一n（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）从环境压力区，一个人观察了倍重的初始位置的干扰模式（即设立一个强度最低N的环的中心），直到一个特定压力值已经达成改变最低最低对应变化的光路长度的波长P之间的压力和的光波长变化，因此，P P+21P△d=（n（P+△规划）一fi（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=2・1）,它如下:n（P+△规划）一行（规划）=（）10和（）和结果如下6

四、实验步骤、装置建立和调整1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）参照图摆放元件，使用调整镜（）和镜（）调整光路时，光线要沿着平台上的直线延伸a1Ml l,8M2l,4）最初不需要放置分束器光线直射（）被反射后的光线能够和上初始光点重合然后放置分b BS,M39,4,M3M2束器在（）的镀膜面朝向镜这样一部分的光仍然可无阻碍的到达另外的光射到（）6,4,BS M2,M3,M461）现在屏（）上出现两个光点，调整使它们重合，此时观测到的应是一个轻微抖动的亮点放置透镜d SC6,6M4L在（）屏上出现干涉条纹，细调能够使干涉图象为一组同心圆环1,7,M4图

1、实验2）将前后表面要和及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a M4BS）手持一个开口处，的另一个开口端已封闭b c）使用压力泵改变容器内的压强，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）,c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APAN继续改变容器内的压强，记录干涉圆环的变化数量和相应的压强值，要求记录至少五组计算dAP—和〃p=np=0+包•p推算p下的空气折射率,并算其误差2•/由公式包ANe^p△pAP其中2=

632.8nm,Z=1Omm,\mbar=1002〃，在一个标准大气压下n=

1.000269

五、思考题、影响气体折射率的因素有那些？1附压力泵。