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如何调节测微尺的零?

物理实验 迈克尔逊干涉仪的调整和使用中,干涉仪在调节除条文后,如何调节测微尺的零点

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2014-03-30

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    【实验名称】迈克尔逊干涉仪调整与使用 【实验目】 1。了解迈克尔逊干涉仪干涉原理和迈克尔逊干涉仪结构学习其调节方法; 2.调节非定域干涉、等倾干涉、等厚干涉条纹了解非定域干涉、等倾干涉、等厚干涉形成条件及条纹特点; 3.利用白光干涉条纹测定薄膜厚度 【实验仪器】 迈克尔逊干涉仪(20040151)He-Ne激光器(20001162)扩束物镜 【实验原理】 1。
     迈克尔逊干涉仪 图1迈克尔逊干涉仪光路示意图 G1和G2两块平行放置平行平面玻璃板们折射率和厚度都完全相同G1背面镀有半反射膜称作分光板G2称作补偿板M1和M2两块平面反射镜们装与G1成45º角彼此互相垂直两臂上M2固定动M1沿臂轴方向前平移 由扩展光源S发出光束经分光板分成两部分们分别近于垂直地入射平面反射镜M1和M2上经M1反射光回分光板部分透过分光板沿E方向传播而经M2反射光回分光板则部分被反射E方向由于两者相干E处观察相干条纹 光束自M1和M2上反射相当于自距离dM1和M2ˊ上反射其M2ˊ平面镜M2分光板所成虚像因此迈克尔逊干涉仪所产生干涉与厚度d、没有多次反射空气平行平面板所产生干涉完全样经M1反射光三次穿过分光板而经M2反射光只通过分光板次补偿板消除种对称性而设置 双光束观察平面处光程差由下式给定: Δ=2dcosi 式:dM1和M2ˊ之间距离i光源SM1上入射角 迈克尔逊干涉仪所产生干涉条纹特性与光源、照明方式及M1和M2之间相对位置有关 2.等倾干涉 下图所示当M2与M1严格垂直即M2ˊ与M1严格平行时所得干涉等倾干涉干涉条纹位于无限远或透镜焦平面上明暗同心圆环干涉圆环特征:内疏外密由等倾干涉理论知:当M1、M2′之间距离d减小时任指定K级条纹缩小其半径并逐渐收缩而至心处消失即条纹陷入;当d增大即条纹外冒而且M1与M2′厚度越大则相邻亮(或暗)条纹之间距离越小即条纹越密越易辨认每陷入或冒出圆环d相应增加或减少λ/2距离陷入或冒出环数Nd改变量Δd则:Δd=N*λ/2 则:λ=2Δd/N 若已知Δd和N计算出λ i2 a1 i1 b1 【实验内容及步骤】 ()调整迈克尔逊干涉仪观察非定域干涉、等倾干涉条纹 ① 对照实物和讲义熟悉仪器结构和各旋钮作用; ② 点燃He—Ne激光器使激光大致垂直M1时屏上出现两排小亮点调节M1和M2背面三螺钉使反射光和入射光基本重合(两排亮点亮点重合且与入射光基本重合)时M1 和M2大致互相垂直即M1/、M2大致互相平行 ③ 光路上放入扩束物镜组作用束激光汇聚成点光源调节扩束物镜组高低、左右位置使扩束激光完全照射分光板G1上时观察屏上观察干涉条纹(完全没有请重复上面步骤)再调节M1下面两微调螺丝使M1/、M2更加平行屏上会出现非定域同心圆条纹 ④ 观察等倾干涉条纹 (二)测量He—Ne激光波长 ① 回非定域同心圆条纹转动粗动和微动手轮观察条纹变化:从条纹涌出和陷入说明M1/、M2之间距离d变大变小观察并解释条纹粗细、疏密和d关系 ② 非定域圆条纹调节相应大小(左边标尺读数32mm附近)且位于观察屏心 ③ 转动微动手轮使圆条纹稳定涌出(或陷入)确信已消除空回误差找出位置(刚刚涌出或陷入)读出初始位置d1 ④ 缓慢转动微动手轮读取圆条纹涌出或陷入心环数每50环记录相应d2、d3、d4…… ⑤ 反方向转动微动手轮重复②、③记录下陷入(或涌出)时对应di/ ⑥ 数据记录参考表(上)按公式计算出He—Ne激光波长用与其理论值相比较得出百分差表示出实验结 【注意事项】 1、 任何光学面得用手摸需要用镜头纸轻轻擦拭 2、 本实验重点和难点粗调即步骤③需反复调节M1和M2背面三螺钉必须均匀调节否则会造成仪器损坏 由于迈克尔逊干涉仪测量精度较高反方向转动微动手轮测量另组数据时般需要转动20多圈方消除空回误差时也直接反方向转动粗动手轮达消除空回误差目 【数据记录】 1。
    测量He—Ne激光波长: Ki 涌 出 陷 入 di(mm) Δdi(mm) di/(mm) Δdi/(mm) K0 54。
  74382 54。54123 K0+50 54。76163 54。52504 K0+100 54。  77705 54。50927 K0+150 54。
  79326 54。49211 K0+200 54。80939 54。47658 K0+250 54。82480 54。45958 。

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