第一篇：實(shí)驗(yàn)21用邁克爾遜干涉儀測(cè)光波波長(zhǎng)和波長(zhǎng)差

用邁克爾遜干涉儀測(cè)光波波長(zhǎng)和波差

【實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)思路】 通過用邁克爾遜干涉儀測(cè)定光波的所要測(cè)定的數(shù)據(jù)，然后通過??

2?d 和???用逐差法求得光的波長(zhǎng)和波長(zhǎng)差。2?dN2【實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?/p>

1.了解邁克爾遜干涉儀的干涉原理和邁克爾遜干涉儀的結(jié)構(gòu)，學(xué)習(xí)其調(diào)節(jié)方法。

2．測(cè)量鈉光的波長(zhǎng)和鈉雙線的波長(zhǎng)差。

3．練習(xí)用逐差法處理實(shí)鈉光D雙線的波長(zhǎng)差驗(yàn)數(shù)據(jù)。

【實(shí)驗(yàn)儀器】

邁克爾遜干涉儀，鈉燈，毛玻璃屏。

【實(shí)驗(yàn)原理】

1．邁克爾遜干涉儀

圖1是邁克爾遜干涉儀實(shí)物

圖。圖2是邁克爾遜干涉儀的光路

示意圖，圖中M１和M２是在相互

垂直的兩臂上放置的兩個(gè)平面反

射鏡，其中M１是固定的；M２由精

密絲桿控制，可沿臂軸前、后移動(dòng)，移動(dòng)的距離由刻度轉(zhuǎn)盤(由粗讀和

細(xì)讀2組刻度盤組合而成)讀出。

在兩臂軸線相交處，有一與兩軸成45°角的平行平面玻璃板G１，它的第二個(gè)平面上鍍有半透（半反

射）的銀膜，以便將入射光分成振

幅接近相等的反射光⑴和透射光

⑵，故G１又稱為分光板。G２也是平行平面玻璃板，與G１平行放置，厚度和折射率均與G１相同。由于它補(bǔ)償了光線⑴和⑵因穿越

G１次數(shù)不同而產(chǎn)生的光程差，故稱為補(bǔ)償板。

從擴(kuò)展光源S射來(lái)的光在G１處分成兩部分，反射光⑴經(jīng)G１

反射后向著M２前進(jìn)，透射光⑵透過G１向著M１前進(jìn)，這兩束光分別在M２、M１上反射后逆著各自的入射方向返回，最后都達(dá)到E處。因?yàn)檫@兩束光是相干光，因而在E處的觀察者就能夠看到干涉條紋。

由M１反射回來(lái)的光波在分光板G１的第二面上反射時(shí)，如同平面鏡反射一樣，使M１在M２附近形成M１的虛像M１′，因而光在邁克爾遜干涉儀中自M２和M１的反射相當(dāng)于自M２和M１′的反射。由此可見，在邁克爾遜干涉儀中所產(chǎn)生的干涉與空氣薄膜所產(chǎn)生的干涉是等效的。

當(dāng)M２和M１′平行時(shí)(此時(shí)M１和M２嚴(yán)格互相垂

直)，將觀察到環(huán)形的等傾干涉條紋。一般情況下，M１和M２形成一空氣劈尖，因此將觀察到近似平行的干涉條紋(等厚干涉條紋)。

2．單色光波長(zhǎng)的測(cè)定

用波長(zhǎng)為λ的單色光照明時(shí)，邁克爾遜干涉儀所產(chǎn)生的環(huán)形等傾干涉圓條紋的位置取決于相干光束間的光程差，而由M２和M１反射的兩列相干光波的光程差為

Δ＝2dcos i(1)

其中i為反射光⑴在平面鏡M２上的入射角。對(duì)于第k條紋，則有

2dcos iｋ＝kλ(2)

當(dāng)M２和M１′的間距d逐漸增大時(shí)，對(duì)任一級(jí)干涉條紋，例如k級(jí)，必定是以減少cosiｋ的值來(lái)滿足式(2)的，故該干涉條紋間距向iｋ變大(cos iｋ值變小)的方向移動(dòng)，即向外擴(kuò)展。這時(shí)，觀察者將看到條紋好像從中心向外“涌出”，且每當(dāng)間距d增加λ/2時(shí)，就有一個(gè)條紋涌出。反之，當(dāng)間距由大逐漸變小時(shí)，最靠近中心的條紋將一個(gè)一個(gè)地“陷入”中心，且每陷入一個(gè)條紋，間距的改變亦為λ/2。

因此，當(dāng)M2鏡移動(dòng)時(shí)，若有N個(gè)條紋陷入中心，則表明M２

相對(duì)于M１移近了

?

?d?N?

2(3)

反之，若有N個(gè)條紋從中心涌出來(lái)時(shí)，則表明M２相對(duì)于M１

移遠(yuǎn)了同樣的距離。

如果精確地測(cè)出M２移動(dòng)的距離Δd，則可由式(3)計(jì)算出入射光波的波長(zhǎng)：

??

3．測(cè)量鈉光的雙線波長(zhǎng)差Δλ

鈉光2條強(qiáng)譜線的波長(zhǎng)分別為λ１＝589.0 nm和λ２＝589.6 nm，移動(dòng)M２，當(dāng)光程差滿足兩列光波⑴和⑵的光程差恰為λ１的整數(shù)倍，而同時(shí)又為λ２的半整數(shù)倍，即

Δk１λ１＝(k２＋)λ２

這時(shí)λ１光波生成亮環(huán)的地方，恰好是λ２光波生成暗環(huán)的地方。如果兩列光波的強(qiáng)度相等，則在此處干涉條紋的視見度應(yīng)為零(即條紋消失)。那么干涉場(chǎng)中相鄰的2次視見度為零時(shí)，光程差的變化應(yīng)為

ΔL＝kλ１＝(k＋1)λ２(k為一較大整數(shù))

由此得

λ

于是

Δλ=λ１－λ２＝＝

式中λ為λ１、λ２的平均波長(zhǎng)。

對(duì)于視場(chǎng)中心來(lái)說，設(shè)M２鏡在相繼2次視見度為零時(shí)移動(dòng)距離為Δd，則光程差的變化ΔL應(yīng)等于2Δd，所以

１

2?dN

－λ

２

＝＝

???

?

2?d(4)

對(duì)鈉光＝589.3 nm，如果測(cè)出在相繼2次視見度最小時(shí)，M２

鏡移動(dòng)的距離Δd ,就可以由式(4)求得鈉光D雙線的波長(zhǎng)差。

【實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與步驟】

1．觀察擴(kuò)展光源的等傾干涉條紋并測(cè)波長(zhǎng) ①點(diǎn)燃鈉光燈，使之與分光板G１等高并且位于沿分光板和M１

鏡的中心線上，轉(zhuǎn)動(dòng)粗調(diào)手輪，使M１鏡距分光板G１的中心與M１鏡距分光板G１的中心大致相等(拖板上的標(biāo)志線在主尺3.2 cm 位置)。

②在發(fā)射光源時(shí)，用眼睛透過G１直視M２鏡，可看到2組十字叉絲像。細(xì)心調(diào)節(jié)M１鏡后面的 3 個(gè)調(diào)節(jié)螺釘，使 2 組十字叉絲像重合，如果難以重合，可略微調(diào)節(jié)一下M２鏡后的3個(gè)螺釘。當(dāng)

2組十字叉絲像完全重合時(shí)，在毛玻璃上，將看到有明暗相間的干涉圓環(huán)，若干涉環(huán)模糊，可輕輕轉(zhuǎn)動(dòng)粗調(diào)手輪，使M２鏡移動(dòng)一下位置，干涉環(huán)就會(huì)出現(xiàn)。

③再仔細(xì)調(diào)節(jié)M１鏡的2個(gè)拉簧螺絲，直到把干涉環(huán)中心調(diào)到視場(chǎng)中央，并且使干涉環(huán)中心隨觀察者的眼睛左右、上下移動(dòng)而移動(dòng)，但干涉環(huán)不發(fā)生“涌出”或“陷入”現(xiàn)象，這時(shí)觀察到的干涉條紋才是嚴(yán)格的等傾干涉。

④測(cè)鈉光D雙線的平均波長(zhǎng)。先調(diào)儀器零點(diǎn)，方法是：將微調(diào)手輪沿某一方向(如順時(shí)針方向)旋至零，同時(shí)注意觀察讀數(shù)窗刻度輪旋轉(zhuǎn)方向；保持刻度輪旋向不變，轉(zhuǎn)動(dòng)粗調(diào)手輪，讓讀數(shù)窗口基準(zhǔn)線對(duì)準(zhǔn)某一刻度，使讀數(shù)窗中的刻度輪與微調(diào)手輪的刻度輪相互配合。

⑤始終沿原調(diào)零方向，細(xì)心轉(zhuǎn)動(dòng)微調(diào)手輪，觀察并記錄每“涌出”或“陷入”50個(gè)干涉環(huán)時(shí)，M１鏡位置，實(shí)驗(yàn)過程中要注意防震，連續(xù)記錄6次。

⑥用逐差法求出鈉光D雙線的平均波長(zhǎng)，并與標(biāo)準(zhǔn)值進(jìn)行比較

2．測(cè)定鈉光D雙線的波長(zhǎng)差

①以鈉光為光源調(diào)出等傾干涉條紋，先觀察條紋隨著手輪轉(zhuǎn)動(dòng)的變化情況，再開始實(shí)鈉光D雙線的波長(zhǎng)差驗(yàn)。

②移動(dòng)M２鏡，粗動(dòng)手輪和微動(dòng)手輪配合轉(zhuǎn)動(dòng)，使視場(chǎng)中心的視見度最小（條紋最不清晰），記錄M２鏡的位置；沿原方向繼續(xù)移動(dòng)M２鏡，粗動(dòng)手輪和微動(dòng)手輪配合轉(zhuǎn)動(dòng)，使視場(chǎng)中心的視見度由最小到最大直至又為最小，再記錄M２鏡位置，連續(xù)測(cè)出6個(gè)視見度最小時(shí)M２鏡位置。

③用逐差法求Δd的平均值，計(jì)算D雙線的波長(zhǎng)差。

【數(shù)據(jù)表格】

1．觀察擴(kuò)展光源的等傾干涉條紋并測(cè)波長(zhǎng)

測(cè)量次數(shù)（I）2 3

di（10-5mm）Δdi=∣di-di-1∣(10-5mm)

平均值

Δd=

2．測(cè)定鈉光D雙線的波長(zhǎng)差。

測(cè)量次數(shù) M2位置x/mm

【數(shù)據(jù)處理】

（1）用逐差法求波長(zhǎng)差而??589.3nm。

???????????????????????

??2?d通過公式?可以求得又因?yàn)闃?biāo)準(zhǔn)差：E0??100%，N?

這樣就可以計(jì)算出它的標(biāo)準(zhǔn)差了。

（2）用逐差法求鈉光D雙線的波長(zhǎng)差

通過公式???

??

?????????????????????2

2?d

求得??

【實(shí)驗(yàn)結(jié)果】

??（）nm;???（）nm;E0?()

【思考題】

１．定域干涉與非定域干涉的區(qū)別？ ２．提出減少誤差的方法。

【心得體會(huì)】

第二篇：邁克爾遜干涉儀測(cè)波長(zhǎng)實(shí)驗(yàn)體會(huì)

邁克爾遜干涉儀測(cè)波長(zhǎng)

結(jié)束了一學(xué)年的物理實(shí)驗(yàn)，對(duì)于物理實(shí)驗(yàn)我有了自己的認(rèn)識(shí)，大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)是我們進(jìn)入大學(xué)來(lái)第一個(gè)實(shí)驗(yàn)類學(xué)科。它即在我們以后的專業(yè)課實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)指導(dǎo)中有著重要的地位，對(duì)于以后的就業(yè)工作也有著巨大的作用。物理實(shí)驗(yàn)是一種鍛煉我們獨(dú)立處理問題和解決問題很好的方式。本學(xué)期，物理實(shí)驗(yàn)已告一段落。在此，就本學(xué)期對(duì)物理實(shí)驗(yàn)中-------“邁克爾遜干涉儀側(cè)波長(zhǎng)”實(shí)驗(yàn)中存在的感受在說說。

邁克爾遜干涉儀是近代物理學(xué)的一個(gè)重大發(fā)現(xiàn),對(duì)整個(gè)物理世界具有重要的意義。

首先，實(shí)驗(yàn)中它是用來(lái)測(cè)量波長(zhǎng)的。總的來(lái)說，實(shí)驗(yàn)中我學(xué)習(xí)到了邁克爾遜干涉儀的結(jié)構(gòu)，工作原理。了解到干涉圖樣的形成和分類以及時(shí)間相干性等概念。學(xué)習(xí)掌握邁克爾遜干涉儀調(diào)節(jié)的方法及注意事項(xiàng)和邁克爾遜干涉儀側(cè)波長(zhǎng)。

實(shí)驗(yàn)中，采用分振幅法產(chǎn)生兩束相干光，從而實(shí)現(xiàn)干涉。具體的采用了等傾干涉的方法。點(diǎn)光源發(fā)出光線，在M1，M2'平行的情況下會(huì)有公式：光程差△L=2dcos?（光程差△L，M1，M2'間距為d，入射光與反射光夾角的一半為?）。這一公式可便于計(jì)算。為了實(shí)驗(yàn)更為簡(jiǎn)單易操作，實(shí)驗(yàn)中我們需要產(chǎn)生等傾干涉的條紋，而通過自然光源產(chǎn)生的光是從不同方向上入射到M1，M2'上的，這樣就不能夠形成干涉條紋，如果靠近鏡面M2'處放置一點(diǎn)光源，則在此種情況下等傾干涉實(shí)際上就是非實(shí)域干涉中屏放到無(wú)限遠(yuǎn)。因而，等傾干涉不一定要點(diǎn)光源。邁克爾遜干涉儀的結(jié)構(gòu)是很精密的。如兩個(gè)全反鏡就要一模一樣；光學(xué)元件表面也要避免觸碰等這也就是為什么邁克爾遜干涉儀要好生維護(hù)。

在愛因斯坦的相對(duì)論中時(shí)間是具有相對(duì)性的，邁克爾遜干涉儀還是測(cè)量時(shí)間相對(duì)性原理的經(jīng)典儀器。我知道|En-E1|=h*v=h*（c/?）。原子的躍遷是從高能態(tài)遷至低能態(tài)，發(fā)出的光波是具有限的波長(zhǎng)即發(fā)出的不同波長(zhǎng)的光線波長(zhǎng)長(zhǎng)度不是連續(xù)的，當(dāng)波長(zhǎng)小于光程差時(shí)就不能相遇，從而不能發(fā)生干涉現(xiàn)象。實(shí)驗(yàn)中光源發(fā)出的光是不能絕對(duì)的單色的也存在其他波長(zhǎng)的波長(zhǎng)，實(shí)驗(yàn)如果要精確一些，則要求光程差為△L =0。此時(shí)，干涉條紋的分布才與波長(zhǎng)無(wú)關(guān)。由△L=2dcos?可知d發(fā)生變化時(shí)，條紋都會(huì)逐漸錯(cuò)開。

實(shí)驗(yàn)的觀察對(duì)于眼睛的要求較高。連續(xù)直視對(duì)眼睛會(huì)有傷害。所以實(shí)驗(yàn)的觀察也是對(duì)自己耐心的考驗(yàn)。試驗(yàn)中要求目不轉(zhuǎn)睛的觀察條紋變化，同時(shí)避免實(shí)驗(yàn)臺(tái)有振動(dòng)，因?yàn)槲⑿〉牡恼駝?dòng)會(huì)對(duì)我們數(shù)圈造成影響，而且本身邁克爾遜干涉儀就是測(cè)量精密儀器的，對(duì)于微小的干擾還是比較敏感的。我們每50次記錄一次數(shù)據(jù)，雖然看似50次比較多。但實(shí)際上測(cè)得的d1，d2相差不大，若是轉(zhuǎn)動(dòng)次數(shù)過少則測(cè)量的結(jié)果會(huì)不準(zhǔn)確。如是在數(shù)據(jù)處理中△d相差很大則需要重新測(cè)量。

實(shí)驗(yàn)過程中一定要調(diào)節(jié)好儀器，耐心，細(xì)致的觀察，避免產(chǎn)生空程差。空程差是廣泛存在于齒輪類機(jī)械類儀器中。它是由于螺紋和齒輪不能完全的咬合，當(dāng)主輪反向轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，從動(dòng)輪相對(duì)主輪存在移動(dòng)滯后。對(duì)與一些精密的儀器，像邁克爾遜干涉儀這種。一點(diǎn)點(diǎn)誤差都是嚴(yán)重的。對(duì)于精密的儀器，我們需要學(xué)會(huì)保養(yǎng)。儀器在放置時(shí)應(yīng)該放置在干燥，清潔的環(huán)境中，防止振動(dòng)，儀器搬動(dòng)時(shí)應(yīng)該拖住底座。以防導(dǎo)軌變形。分束板，反射鏡等光學(xué)儀器表面不要用手觸碰。一般不允許擦拭，必要時(shí)可選用酒精，乙醚的混合液輕輕擦洗。使用時(shí)各個(gè)部位要用力適當(dāng)，不要強(qiáng)扭等。經(jīng)常用T5精密儀表油潤(rùn)滑。導(dǎo)軌面，絲桿應(yīng)該防治生銹，劃傷，銹蝕等。經(jīng)過精密儀器油擦拭過的螺絲都有紅漆，不要擅自轉(zhuǎn)動(dòng)。

邁克爾遜干涉儀運(yùn)用十分廣泛。它是近代物理學(xué)測(cè)量事業(yè)的重大突破，也是對(duì)物理世界的巨大貢獻(xiàn)。邁克爾遜干涉儀主要用于微小長(zhǎng)度的測(cè)量，是現(xiàn)代光學(xué)儀器組成之一，如傅里葉光譜儀等，對(duì)于學(xué)習(xí)光電信息工程專業(yè)的我有著不小的吸引力。邁克爾遜干涉儀曾今在歷史上做過許多著名的實(shí)驗(yàn)。如著名的邁克爾遜——莫雷實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證了愛因斯坦相對(duì)論的真確性；鈉紅線的發(fā)現(xiàn)，真正的將長(zhǎng)度單位標(biāo)準(zhǔn)化；干涉條紋的可見度隨光程差變化的實(shí)驗(yàn)幫助推導(dǎo)出明暗條紋的分布公式等。

第三篇：邁克爾孫干涉儀測(cè)波長(zhǎng)實(shí)驗(yàn)總結(jié)報(bào)告 - 大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)

邁克爾孫干涉儀測(cè)波長(zhǎng)實(shí)驗(yàn)總結(jié)報(bào)告

經(jīng)過一學(xué)年的大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)，我做過了很多實(shí)驗(yàn)。其中有些實(shí)驗(yàn)是我高中就有所了解并且一直都想做的，只是限于高中的學(xué)習(xí)條件及緊湊的學(xué)習(xí)時(shí)間，一直沒有機(jī)會(huì)。當(dāng)然，也有相當(dāng)一部分實(shí)驗(yàn)是我連名字都沒有聽過的。所以說大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課，不僅僅是圓了我的夢(mèng)想，也讓我接觸到很多新鮮的實(shí)驗(yàn)，了解到物理實(shí)驗(yàn)的美妙，以及物理這門學(xué)科無(wú)限的魅力。大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)中收錄了五花八門的實(shí)驗(yàn)，但是對(duì)待各種實(shí)驗(yàn)我都有一樣端正態(tài)度。做好實(shí)驗(yàn)前的預(yù)習(xí)工作，實(shí)驗(yàn)課上認(rèn)真聽取老師的講解，試驗(yàn)中所有試驗(yàn)我都親力親為，自己動(dòng)手。所以至今幾乎所有的實(shí)驗(yàn)我都熟記于胸。當(dāng)然，所有的實(shí)驗(yàn)中給我映像最深的還是邁克爾孫干涉儀側(cè)波長(zhǎng)實(shí)驗(yàn)。此實(shí)驗(yàn)，我在高中就有所耳聞，直到前一段時(shí)間才有機(jī)會(huì)做這個(gè)實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)中感慨頗多。

本實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)?zāi)康模毫私膺~克爾孫干涉儀的結(jié)構(gòu)、工作原理和實(shí)際應(yīng)用；了解干涉圖樣的形成和分類以及時(shí)間相干性等概念；掌握邁克爾孫干涉儀的調(diào)節(jié)方法及注意事項(xiàng)；用邁克爾孫干涉儀測(cè)量半導(dǎo)體激光的波長(zhǎng)。

實(shí)驗(yàn)原理及實(shí)驗(yàn)中的注意事項(xiàng)：邁克爾孫干涉儀是利用分割振幅法產(chǎn)生干涉光，實(shí)現(xiàn)干涉現(xiàn)象的一種典型的干涉儀，它是很多近代干涉儀額原型。

來(lái)自擴(kuò)展光源的光線經(jīng)透射鏡射向G1，一部分經(jīng)經(jīng)G1的薄銀層反射后向M2傳播，后經(jīng)M2反射后再穿過G1向E處傳播，另一部分則透過G1和G2向M1傳播，經(jīng)M1反射后再穿過G2經(jīng)過G1的薄銀層反射后也向E處傳播。

實(shí)驗(yàn)時(shí)，最重要的就是調(diào)節(jié)干涉條紋。為什么說它是最重要的一部呢？因?yàn)橹挥星逦馗缮鏃l紋才不會(huì)影響實(shí)驗(yàn)過程中的讀數(shù)。兩束光之間的光程差要小于光源的相干長(zhǎng)度才能干涉。而且兩束光的夾角越小，干涉條紋越寬，眼鏡才能分辨。另外在調(diào)節(jié)M1，M2后面的螺絲的時(shí)候必須輕緩，嚴(yán)禁將螺絲擰過頭，否則將會(huì)破會(huì)儀器。這些種種的實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)，不僅僅在實(shí)驗(yàn)中給我們提示。也使我意識(shí)到在以后的工作中必須時(shí)時(shí)警記各種機(jī)械的注意事項(xiàng)，確保人身及儀器安全。

試驗(yàn)過后，針對(duì)書后的課后反思我也有積極思考，并且通過查閱資料對(duì)一下幾個(gè)問題做出如下回答：

①邁克爾孫干涉儀是怎樣獲得兩束相干光的？

答：邁克爾遜干涉儀光路圖所示，點(diǎn)光源S發(fā)出的光射在分光鏡G1，G1右表面鍍有半透半反射膜，使入射光分成強(qiáng)度相等的兩束。反射光和透射光分別垂直入射到全反射鏡M1和M2，它們經(jīng)反射后再回到G1的半透半反射膜處，再分別經(jīng)過透射和反射后，來(lái)到觀察區(qū)域E。如到達(dá)E處的兩束光滿足相干條件，可發(fā)生干涉現(xiàn)象。

②移動(dòng)M1（反射鏡）時(shí)，如果干涉條紋是朝中心陷進(jìn)去的，兩束光的光程差是增大還是減少？

答：根據(jù)等傾干涉干涉級(jí)次公式2nhcosa+λ/2=(m1+ε)可知，當(dāng)入射角α最大為90度時(shí)，cosα=0干涉級(jí)次最低，cosα=0時(shí)，cosα=1，干涉級(jí)次最大，所以說中心的干涉級(jí)次最大，如果中心陷進(jìn)去一個(gè)干涉級(jí)，說明陷進(jìn)去后的干涉級(jí)次小了，二中心的入射角不變，所以為了使干涉級(jí)次能夠減小，h必須減小，也就是光程差：2nhcosa+λ/2變小了。

綜上，陷阱去的，光程差減小。

③如果用白熾燈作光源，如何調(diào)處干涉條紋？

答：將與光源對(duì)著的那個(gè)反射鏡傾斜一個(gè)微小的角度，然后調(diào)節(jié)螺旋。原理就是傾斜的那個(gè)鏡子的虛像和另外一個(gè)反射鏡不是平行關(guān)系，而是有一定的角度，所以可以等厚干涉，從而可以看到干涉條紋。

19世紀(jì)的實(shí)驗(yàn)對(duì)于我們今天的人來(lái)講，依然有無(wú)限的吸引力，關(guān)鍵在于實(shí)驗(yàn)本身的經(jīng)典。但是無(wú)論多么經(jīng)典的實(shí)驗(yàn)只能代表過去物理科學(xué)的發(fā)展，以及前人智慧的強(qiáng)大。對(duì)于我們新一代的青少年來(lái)講，物理科學(xué)在迅猛發(fā)展，我們應(yīng)該積極投身其中，去發(fā)現(xiàn)以及改變我們的未知世界。物理將最原本的事物的本質(zhì)通過實(shí)驗(yàn)反應(yīng)出來(lái)，人類又試圖通過實(shí)驗(yàn)去發(fā)現(xiàn)物質(zhì)的本源。可以這么說，實(shí)驗(yàn)是物理發(fā)展的階梯！

機(jī)械（2）班

孫慶熘

100104237

第四篇：物理實(shí)驗(yàn)報(bào)告《用分光計(jì)和透射光柵測(cè)光波波長(zhǎng)》

【實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?/p>

觀察光柵的衍射光譜，掌握用分光計(jì)和透射光柵測(cè)光波波長(zhǎng)的方法。

【實(shí)驗(yàn)儀器】

分光計(jì)，透射光柵，鈉光燈，白熾燈。

【實(shí)驗(yàn)原理】

光柵是一種非常好的分光元件，它可以把不同波長(zhǎng)的光分開并形成明亮細(xì)窄的譜線。

光柵分透射光柵和反射光柵兩類，本實(shí)驗(yàn)采用透射光柵，它是在一塊透明的屏板上刻上大量相互平行等寬而又等間距刻痕的元件，刻痕處不透光，未刻處透光，于是在屏板上就形成了大量等寬而又等間距的狹縫?？毯酆酮M縫的寬度之和稱為光柵常數(shù)，用d

表示。

由光柵衍射的理論可知，當(dāng)一束平行光垂直地投射到光柵平面上時(shí)，透過每一狹縫的光都會(huì)發(fā)生單縫衍射，同時(shí)透過所有狹縫的光又會(huì)彼此產(chǎn)生干涉，光柵衍射光譜的強(qiáng)度由單縫衍射和縫間干涉兩因素共同決定。用會(huì)聚透鏡可將光柵的衍射光譜會(huì)聚于透鏡的焦平面上。凡衍射角滿足以下條件

實(shí)驗(yàn)中若測(cè)出第k級(jí)明紋的衍射角θ，光柵常數(shù)d已知，就可用光柵方程計(jì)算出待測(cè)光波波長(zhǎng)λ。

【實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與步驟】

1．分光計(jì)的調(diào)整

分光計(jì)的調(diào)整方法見實(shí)驗(yàn)1。

2．用光柵衍射測(cè)光的波長(zhǎng)

物理實(shí)驗(yàn)報(bào)告

·化學(xué)實(shí)驗(yàn)報(bào)告

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圖12

光柵支架的位置

圖13

分劃板

（3）測(cè)鈉黃光的波長(zhǎng)

①

轉(zhuǎn)動(dòng)望遠(yuǎn)鏡，找到零級(jí)像并使之與分劃板上的中心垂線重合，讀出刻度盤上對(duì)徑方向上的兩個(gè)角度θ0和θ0/，并記入表4

中。

②

右轉(zhuǎn)望遠(yuǎn)鏡，找到一級(jí)像，并使之與分劃板上的中心垂線重合，讀出刻度盤上對(duì)徑方向上的兩個(gè)角度θ右和θ右/，并記入表4中。

③

左轉(zhuǎn)望遠(yuǎn)鏡，找到另一側(cè)的一級(jí)像，并使之與分劃板上的中心垂線重合，讀出刻度盤上對(duì)徑方向上的兩個(gè)角度θ左和θ左/，并記入表4中。

3．觀察光柵的衍射光譜。

將光源換成復(fù)合光光源（白熾燈）通過望遠(yuǎn)鏡觀察光柵的衍射光譜。

【注意事項(xiàng)】

1．分光計(jì)的調(diào)節(jié)十分費(fèi)時(shí)，調(diào)節(jié)好后，實(shí)驗(yàn)時(shí)不要隨意變動(dòng)，以免重新調(diào)節(jié)而影響實(shí)驗(yàn)的進(jìn)行。

2．實(shí)驗(yàn)用的光柵是由明膠制成的復(fù)制光柵，衍射光柵玻璃片上的明膠部位，不得用手觸摸或紙擦，以免損壞其表面刻痕。

3．轉(zhuǎn)動(dòng)望遠(yuǎn)鏡前，要松開固定它的螺絲；轉(zhuǎn)動(dòng)望遠(yuǎn)鏡時(shí)，手應(yīng)持著其支架轉(zhuǎn)動(dòng)，不能用手持著望遠(yuǎn)鏡轉(zhuǎn)動(dòng)。

【數(shù)據(jù)記錄及處理】

表4

一級(jí)譜線的衍射角

零級(jí)像位置

左傳一級(jí)像

位置

偏轉(zhuǎn)角

右轉(zhuǎn)一級(jí)像

位置

偏轉(zhuǎn)角

偏轉(zhuǎn)角平均值

光柵常數(shù)

鈉光的波長(zhǎng)λ0

=

589·3

nm

根據(jù)式（10）

k=1，λ=

d

sin

1=

相對(duì)誤差

【思考題】

1．什么是最小偏向角？如何找到最小偏向角？

2．分光計(jì)的主要部件有哪四個(gè)？分別起什么作用？

3．調(diào)節(jié)望遠(yuǎn)鏡光軸垂直于分光計(jì)中心軸時(shí)很重要的一項(xiàng)工作是什么？如何才能確保在望遠(yuǎn)鏡中能看到由雙面反射鏡反射回來(lái)的綠十字叉絲像？

4．為什么利用光柵測(cè)光波波長(zhǎng)時(shí)要使平行光管和望遠(yuǎn)鏡的光軸與光柵平面垂直？

5．用復(fù)合光源做實(shí)驗(yàn)時(shí)觀察到了什么現(xiàn)象，怎樣解釋這個(gè)現(xiàn)象？

第五篇：大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)邁克爾遜干涉儀的調(diào)整和使用教案

學(xué)號(hào)：姓名：班級(jí)： 邁克爾遜干涉儀教案 實(shí)驗(yàn)題目

邁克爾遜干涉儀理論部分

實(shí)驗(yàn)性質(zhì)

基礎(chǔ)物理實(shí)驗(yàn)

實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)

1學(xué)時(shí)

教師

黃星

教學(xué)目的

1、了解邁克爾遜干涉儀的結(jié)構(gòu)

2、掌握邁克爾遜干涉儀的實(shí)驗(yàn)原理（等傾干涉）

重點(diǎn)

1、等傾干涉的發(fā)生條件

A、平行光？不，點(diǎn)光源。B、薄膜上下表面平行

2、薄膜厚度的變化與條紋的關(guān)系：

難點(diǎn)

十字形光路與補(bǔ)償鏡：從薄膜干涉的理論，到邁克爾遜干涉儀的具體化過程

備注

課 堂 教 學(xué) 過 程 的 設(shè) 計(jì)

一、引言

邁克爾遜干涉儀的背景介紹(*引起好奇心，讓人們覺得它有一定的用處，不是憑空冒出來(lái)的。知識(shí)構(gòu)建學(xué)說：新知識(shí)必須掛靠在已有的知識(shí)結(jié)構(gòu)上才牢靠（技能樹/科技樹）)

二、原理（*盡可能簡(jiǎn)潔，準(zhǔn)確。沒有人喜歡復(fù)雜。多問問自己，這個(gè)問題能不能簡(jiǎn)化，它引入這些復(fù)雜的東西的目的是什么？要解決什么問題？一定要這么做嗎？然后你會(huì)發(fā)現(xiàn)，有的時(shí)候不得不這樣做，這已經(jīng)是最簡(jiǎn)單的理解方法了。）（1）等傾干涉

A.等傾干涉的產(chǎn)生條件（*前提，任何事情發(fā)生都有條件）兩表面平行，垂直入射（重點(diǎn)），以一定角度入射（了解下即可），點(diǎn)光源。（*讓同學(xué)們明白為什么形成同心圓：相同傾角，反射光的光程差就相同，同一角度上要么都加強(qiáng)，要么都減弱）

B.等傾干涉的特點(diǎn)

薄膜厚度改變與條紋冒出數(shù)量的正比關(guān)系(*基本原理，重點(diǎn))

C.利用等傾干涉，我們能干什么？（*講完理論，馬上看看這個(gè)公式怎么用，什么含義，舉幾個(gè)簡(jiǎn)單的例子，幫助理解和加深印象）（2）從理論模型到實(shí)驗(yàn)的具體化

A.薄膜干涉條紋的觀察中遇到的困難，回答同學(xué)們的疑問，為什么是十字形的光路？為什么引入45度角的半反射鏡？（重點(diǎn)、難點(diǎn)）

B.為什么要在與光源平行的分光路上加一面厚玻璃？（補(bǔ)償光程差）

C.動(dòng)態(tài)演示

三、知識(shí)點(diǎn)的拓展(*拓展知識(shí)面，了解這個(gè)知識(shí)的用途，從而發(fā)散思維，為后面新知識(shí)的生長(zhǎng)創(chuàng)造條件。那么對(duì)于邁克爾遜干涉儀，是在大一下學(xué)期進(jìn)行的，此時(shí)可能正準(zhǔn)備學(xué)習(xí)狹義相對(duì)論的初步，那么可以往這邊拓展一下,并不需要掌握，而是預(yù)熱)A.邁克爾遜干涉儀的發(fā)明與作用，牛頓力學(xué)體系（伽利略變換）的問題。（狹義相對(duì)論，光速不變性，洛倫茲變換，了解即可）

B.LIGO計(jì)劃與LISA計(jì)劃（*引力波，廣義相對(duì)論,了解）

引言不得太長(zhǎng)，通常情況下點(diǎn)到即止。3分鐘左右。然后就切入重點(diǎn)。對(duì)于這節(jié)課所學(xué)的重點(diǎn)內(nèi)容，最好在課堂的前半節(jié)課上完。集中力最好的時(shí)間是上課后7-15分鐘

課 后 思 考 題

1．邁克爾遜干涉儀觀察到的圓條紋與牛頓環(huán)產(chǎn)生的圓條紋有什么不同？（邁克爾遜干涉儀:等傾干涉，采用點(diǎn)光源，光程差由θ決定。牛頓環(huán)：等厚干涉，采用平行光，光程差由薄膜厚度決定）

參 考 文 獻(xiàn)

1、《大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)》，陳玉林 2.教育心理學(xué) 3.教育學(xué)

物理教學(xué)實(shí)踐作業(yè)：

從大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)內(nèi)容中，任選一個(gè)感興趣的內(nèi)容，設(shè)計(jì)教案。要求內(nèi)容詳盡，（如劇本），插入自己的注解，不得雷同。A4紙打印，5號(hào)字，單倍行距，至少兩頁(yè)（原理圖、公式）。交作業(yè)時(shí)間： 6月29日下午統(tǒng)一交給班長(zhǎng)。

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