迈克尔逊干涉仪测量光波波长预习提纲.doc

迈克尔逊干涉仪测量光波波长预习提纲

1、实验任务：
调节仪器，利用等倾的干涉条纹来测量激光波长：（必做）
（每过100环记录一个数据，连续的记录8个数据；再做连续20环，记录8组数据，比较一下在不同条件下波长的精度）；
稍微改变粗动测微手轮的位置，探索波长测量的误差。（选做）
2、实验原理
等倾干涉的条件和等厚干涉的条件？（M1和M2平行还是相交）
条纹移动个数与动镜移动距离的关系式？由此可以测量激光的波长。
实验仪器精度是多少？
如何用逐差法计算激光波长？
3、操作规范
如何将两列光调成重合（最亮的二个光点调成重合）？
何时将扩束镜放在光路中？
如何避免回程差？
如何保证在量程内将数据测量完整？
面对激光光源，如何保护自己的眼睛？（不要正对激光束，如要正对，必须带上墨镜）
4、数据处理：
(1)数据记录时可估读到0.001mm；
（2）逐差法是采用逐项逐差还是隔项逐差；
（3）如何设计表格及必要数据的具体计算过程；
5、结果讨论和误差分析：（本次实验项目的重点）。
（1）定性和定量分析引起误差的原因；
（2）百分差一般控制在5%以内。
1、迈克尔逊干涉仪测量激光波长数据记录表格设计提示
实验数据及结果：
注意：记录的数据小数点后面只有三位！注意有效数字的取舍！
公式：（K为实验仪器精度，本实验仪器K=1/100）

N=100/20次数iN=100N=20N=100N=2012345678N=100N=20N=100N=20数据处理：

平均波长注意：
不确定度的计算：

总不确定度：
波长的不确定度：
结果表达式：
相对误差：
相对不确定度：
2、稍微改变粗动测微手轮的位置，探索波长测量的误差。（选做）
数据记录表格和计算过程见必做内容，计算得到测量百分差后与必做内容的结果相比较。
误差分析举例：
结果讨论及定性分析：误差存在于一切测量中，而且贯穿测量过程的始末。误差按照性质很产生原因的不同，可分为随机误差、系统误差、和过失误差三类。该实验主要表现为随机误差和系统误差：1、仪器本身震动；2、条纹有宽带；3、读数的转动活动套筒上面精确度有限；4、人眼观察偏差；5、波长不是单色而有宽度；6、仪器本身零件间空隙等等。因此我们要进行多次测量，用逐差法处理实验数据，而且要避免测量过程中的回程差，以此来提高实验的科学性。

定量分析：相隔环数的大小会否影响实验精度（100、20）？（见上面的表格）
结论：经过计算，相隔环数等于100时，波长百分差是：1.8%
相隔环数等于20时，波长百分差是：4.5%
因此相隔环数较大时，可以减小实验的误差。