《用迈克尔逊干涉仪测量玻璃折射率》.doc

评分：

大学物理实验设计性实验

实验报告

实验题目：用迈克尔逊干涉仪测量玻璃的折射率

班级：电信06-1

姓名：林清伟学号：21

指导教师：方运良

茂名学院技术物理系大学物理实验室

实验日期：2007年11月29日

《用迈克尔逊干涉仪测玻璃片折射率》实验提要

实验课题及任务
《用迈克尔逊干涉仪测玻璃片厚度》实验课题任务是：根据玻璃的折射率比空气大，当玻璃片加到一个光路中时，必产生一光程差，这个光程差会造成中央条纹会发生位移的现象，根据这一特定的光学现象和给定的仪器，设计出实验方案，测定玻璃的折射率。
学生根据自己所学的知识，并在图书馆或互联网上查找资料，设计出《用迈克尔逊干涉仪测玻璃片的折射率》的整体方案，内容包括：写出实验原理和理论计算公式，研究测量方法，写出实验内容和步骤，然后根据自己设计的方案，进行实验操作，记录数据，做好数据处理，得出实验结果，按撰写科学论文的要求写出完整的实验报告。
设计要求
⑴通过查找资料，并到实验室了解所用仪器的实物以及阅读仪器使用说明书，了解仪器的使用方法，找出所要测量的物理量，并推导出计算公式，在此基础上写出该实验的实验原理。
⑵选择实验的测量仪器，设计出实验方法和实验步骤，要具有可操作性。
⑶测量5组数据，测量玻璃的折射率。
⑷应该用什么方法处理数据，说明原因。
⑸实验结果用标准形式表达，即用不确定度来表征测量结果的可信赖程度。
有关提示
若用白光作光源，在一般情况下，不出现干涉条纹。进一步分析还可看出，在、两面相交时，交线上，但是由于1、2两束光在半反射膜面上的反射情况不同，引起不同的附加光程差，故各种波长的光在交线附近可能有不同的光程差。因此，用白光作光源时，在、，两面的交线附近的中央条纹可能是白色明条纹，也可能是暗条纹。在它的两旁还大致对称的有几条彩色的直线条纹，稍远就看不到干涉条纹了。
调出白光干涉条纹，此时镜位置读数为将待测玻璃片插入有镜的臂中，再次调出白光干涉条纹，这时镜位置读数为，
评分参考(10分)
⑴正确写出实验原理和计算公式，2分。
⑵正确的写出测量方法，1分。
⑶写出实验内容及步骤，1分。
⑷正确的联接仪器、正确操作仪器，2分。
⑸正确的测量数据，1.5分。
⑹写出完整的实验报告，2.5分。(其中实验数据处理，1分；实验结果，0.5分；整体结构，1分)
学时分配
实验验收，4学时，在实验室内完成；教师指导(开放实验室)和开题报告1学时。

用迈克尔逊干涉仪测量玻璃的折射率

实验目的
1.了解迈克尔逊干涉仪的原理、结构及调整方法。
2.测量的折射率。
实验仪器
迈克尔逊干涉仪、HNL—55700多束光纤激光器、玻璃片、白炽灯,钠灯，千分尺。
实验原理
Ⅰ仪器结构介绍
1.导轨；2.底座；3.水平调节螺灯；4.传动盒盖；5.转动手轮；6.读数窗口；7.微调手轮；8.刻度轮；9.移动镜拖板；10.盘头螺灯；11.12.镜架；13.分光镜；14.补偿镜；15.16.反射镜；17.18.微调弹簧。

精磨的导轨（1）固定在底座（2）上，底座上有三个调节水平的螺钉（3），用以调节仪器的水平。在导轨内部装有一根螺距为1毫米的精密丝杆。丝杆与传动盒盖（4）内的齿轮系统相连，转动大手轮即可动作齿轮系统带动丝杆，由丝杆传动移动镜拖板前后移动。仪器有三个读数尺，主尺附在导轨侧面，最小分度为1毫米，读数窗口（6）内有一个一百等分微调手轮（7）转动一圈等于圆盘转一小格，微调手轮有一个刻度轮（8）分为100等份，每一小格对应于拖板移动0.1微米。
Ⅱ利用定域等厚干涉条纹法测量平行玻片折射率
用迈克尔逊干涉仪测平行玻片折射率的实验装置如图1所示.

图1
其中反射镜和半反射镜、补偿板构成干涉仪的主体，是通过所成的像。不放玻片时，用白光调出干涉直条纹，彩色条纹中央的白色或灰色条纹对应于和重合的位置。设此时离开观察透镜的距离为，加上厚度为t、折射率为n的玻片后，再用白光调出彩色干涉条纹。设条纹在视场中央并且两侧条纹分布对称时，对应的距离为。显然与的差应等于由玻片引入的光程与空气的光程之差。

即:（1）
由此可得:（2）
其中，是在两次观测中移动的距离，可从实验中测得。玻片的厚度t已知，可由式（2）得出玻片的折射率n.
用白光为光源在迈克尔逊干涉仪上调出干涉条纹是本实验的关键。常用的调节方法是：使和稍有夹角，用单色面光源调出近似直线状条纹。然后调节，直至干涉条纹出现曲率相反的情况，在其分界处，即可调出白光干涉条纹，如图2所示。然后加入玻片移动镜距离后，调出白光干涉条纹，但此时条纹并不呈直线状而是有一定的弯曲，这是由于采用的是面光源，所以光线是以不同的入射角射向反射镜及玻璃片，而加入玻片前后光程差的变化由两部分组成玻片引起的光程差变化和