《用邁克爾遜干涉儀測量玻璃折射率》

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1、評分：大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)報(bào)告實(shí)驗(yàn)題目：用邁克爾遜干涉儀測量玻璃的折射率班級：電信06-1姓名：林清偉學(xué)號：21指導(dǎo)教師：方運(yùn)良茂名學(xué)院技術(shù)物理系大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)日期：2007年11月29日《用邁克爾遜干涉儀測玻璃片折射率》實(shí)驗(yàn)提要實(shí)驗(yàn)課題及任務(wù)《用邁克爾遜干涉儀測玻璃片厚度》實(shí)驗(yàn)課題任務(wù)是：根據(jù)玻璃的折射率比空氣大，當(dāng)玻璃片加到一個(gè)光路中時(shí)，必產(chǎn)生一光程差，這個(gè)光程差會造成中央條紋會發(fā)生位移的現(xiàn)象，根據(jù)這一特定的光學(xué)現(xiàn)象和給定的儀器，設(shè)計(jì)出實(shí)驗(yàn)方案，測定玻璃的折射率。學(xué)生根據(jù)自己所學(xué)的知識，并在圖書館或互聯(lián)網(wǎng)上查找資料，設(shè)計(jì)出《用邁克爾遜干涉

2、儀測玻璃片的折射率》的整體方案，內(nèi)容包括：寫出實(shí)驗(yàn)原理和理論計(jì)算公式，研究測量方法，寫出實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和步驟，然后根據(jù)自己設(shè)計(jì)的方案，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作，記錄數(shù)據(jù)，做好數(shù)據(jù)處理，得出實(shí)驗(yàn)結(jié)果，按撰寫科學(xué)論文的要求寫出完整的實(shí)驗(yàn)報(bào)告。設(shè)計(jì)要求⑴通過查找資料，并到實(shí)驗(yàn)室了解所用儀器的實(shí)物以及閱讀儀器使用說明書，了解儀器的使用方法，找出所要測量的物理量，并推導(dǎo)出計(jì)算公式，在此基礎(chǔ)上寫出該實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)原理。⑵選擇實(shí)驗(yàn)的測量儀器，設(shè)計(jì)出實(shí)驗(yàn)方法和實(shí)驗(yàn)步驟，要具有可操作性。⑶測量5組數(shù)據(jù)，測量玻璃的折射率。⑷應(yīng)該用什么方法處理數(shù)據(jù)，說明原因。⑸實(shí)驗(yàn)結(jié)果用標(biāo)準(zhǔn)形式表達(dá)，即用不確定

3、度來表征測量結(jié)果的可信賴程度。有關(guān)提示若用白光作光源，在一般情況下，不出現(xiàn)干涉條紋。進(jìn)一步分析還可看出，在、兩面相交時(shí)，交線上，但是由于1、2兩束光在半反射膜面上的反射情況不同，引起不同的附加光程差，故各種波長的光在交線附近可能有不同的光程差。因此，用白光作光源時(shí)，在、，兩面的交線附近的中央條紋可能是白色明條紋，也可能是暗條紋。在它的兩旁還大致對稱的有幾條彩色的直線條紋，稍遠(yuǎn)就看不到干涉條紋了。調(diào)出白光干涉條紋，此時(shí)鏡位置讀數(shù)為將待測玻璃片插入有鏡的臂中，再次調(diào)出白光干涉條紋，這時(shí)鏡位置讀數(shù)為，評分參考(10分)⑴正確寫出實(shí)驗(yàn)原理和計(jì)算公式，2分。⑵正

4、確的寫出測量方法，1分。⑶寫出實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及步驟，1分。⑷正確的聯(lián)接儀器、正確操作儀器，2分。⑸正確的測量數(shù)據(jù)，1.5分。⑹寫出完整的實(shí)驗(yàn)報(bào)告，2.5分。(其中實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理，1分；實(shí)驗(yàn)結(jié)果，0.5分；整體結(jié)構(gòu)，1分)學(xué)時(shí)分配實(shí)驗(yàn)驗(yàn)收，4學(xué)時(shí)，在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)完成；教師指導(dǎo)(開放實(shí)驗(yàn)室)和開題報(bào)告1學(xué)時(shí)。用邁克爾遜干涉儀測量玻璃的折射率實(shí)驗(yàn)?zāi)康?.了解邁克爾遜干涉儀的原理、結(jié)構(gòu)及調(diào)整方法。2.測量的折射率。實(shí)驗(yàn)儀器邁克爾遜干涉儀、HNL—55700多束光纖激光器、玻璃片、白熾燈,鈉燈，千分尺。實(shí)驗(yàn)原理Ⅰ儀器結(jié)構(gòu)介紹1.導(dǎo)軌；2.底座；3.水平調(diào)節(jié)螺燈；4.傳動盒蓋

5、；5.轉(zhuǎn)動手輪；6.讀數(shù)窗口；7.微調(diào)手輪；8.刻度輪；9.移動鏡拖板；10.盤頭螺燈；11.12.鏡架；13.分光鏡；14.補(bǔ)償鏡；15.16.反射鏡；17.18.微調(diào)彈簧。精磨的導(dǎo)軌（1）固定在底座（2）上，底座上有三個(gè)調(diào)節(jié)水平的螺釘（3），用以調(diào)節(jié)儀器的水平。在導(dǎo)軌內(nèi)部裝有一根螺距為1毫米的精密絲桿。絲桿與傳動盒蓋（4）內(nèi)的齒輪系統(tǒng)相連，轉(zhuǎn)動大手輪即可動作齒輪系統(tǒng)帶動絲桿，由絲桿傳動移動鏡拖板前后移動。儀器有三個(gè)讀數(shù)尺，主尺附在導(dǎo)軌側(cè)面，最小分度為1毫米，讀數(shù)窗口（6）內(nèi)有一個(gè)一百等分微調(diào)手輪（7）轉(zhuǎn)動一圈等于圓盤轉(zhuǎn)一小格，微調(diào)手輪有一個(gè)刻度輪（

6、8）分為100等份，每一小格對應(yīng)于拖板移動0.1微米。Ⅱ利用定域等厚干涉條紋法測量平行玻片折射率用邁克爾遜干涉儀測平行玻片折射率的實(shí)驗(yàn)裝置如圖1所示.圖1其中反射鏡和半反射鏡、補(bǔ)償板構(gòu)成干涉儀的主體，是通過所成的像。不放玻片時(shí)，用白光調(diào)出干涉直條紋，彩色條紋中央的白色或灰色條紋對應(yīng)于和重合的位置。設(shè)此時(shí)離開觀察透鏡的距離為，加上厚度為t、折射率為n的玻片后，再用白光調(diào)出彩色干涉條紋。設(shè)條紋在視場中央并且兩側(cè)條紋分布對稱時(shí)，對應(yīng)的距離為。顯然與的差應(yīng)等于由玻片引入的光程與空氣的光程之差。即:（1）由此可得:（2）其中，是在兩次觀測中移動的距離，可從實(shí)驗(yàn)中

7、測得。玻片的厚度t已知，可由式（2）得出玻片的折射率n.用白光為光源在邁克爾遜干涉儀上調(diào)出干涉條紋是本實(shí)驗(yàn)的關(guān)鍵。常用的調(diào)節(jié)方法是：使和稍有夾角，用單色面光源調(diào)出近似直線狀條紋。然后調(diào)節(jié)，直至干涉條紋出現(xiàn)曲率相反的情況，在其分界處，即可調(diào)出白光干涉條紋，如圖2所示。然后加入玻片移動鏡距離后，調(diào)出白光干涉條紋，但此時(shí)條紋并不呈直線狀而是有一定的彎曲，這是由于采用的是面光源，所以光線是以不同的入射角射向反射鏡及玻璃片，而加入玻片前后光程差的變化由兩部分組成玻片引起的光程差變化和反射鏡移動引起的光程差變化。其光路圖3。abc圖2反射鏡不同位置對應(yīng)的等厚和非等

8、傾非等厚干涉條紋圖3加入玻片前后光程差的變化可看到白光干涉條紋的條件是：(3)值得說明的是，當(dāng)