(3)调节读数显微镜目镜，看清叉丝。如45玻璃可调，应轻微调整，使显微镜下的视场被黄光均匀照亮。

(4)转动调焦手轮，使镜筒缓慢在由下向上移动(为什么?），同时从目镜中观察，直至

看到清晰的牛顿环为止。

2. 观察干涉条纹的特征

观察各级牛顿环条纹的形状和粗细是否一样，距离是否相等，并试作解释；牛顿环的中心是一个点还是一个斑?是暗斑还是亮斑?如何解释?并把观察结果简要记入实验报告。

3. 测量透镜的曲率半径

(1)转动测刻度轮，使镜筒位于其行程的中间位置，转动牛顿环仪，使叉丝对准牛顿环

仪的中心，并使叉丝的一条与移动方向相平行。

(2)测出6～15级暗环直径，要求叉丝从左到右和从右到左各测一次，取平均值，以差

22值m?n?5用逐差法计算直径平方差的平均值Dm-Dn，代入(6)式求出R，并用

?误差传递公式计算?R。

环的级数 环的位置/mm 环的直径/mm 环的级数 环的位置/mm 环的直径/mm 22-Dn Dmm 右 左 11 6 12 7 13 8 14 9 15 10 Dm n 右 左 Dn / 22 Dm?Dn/ / / / / ?DR??R?

2?Dn?

4?m?n??2m?R?R??R??

????mm

注意事项:

1. 本实验中测得的直径D6、D7、???D15，数据处理方法是将其分为前后两半，取m-

45

222222 n=5即D11再求平均值。 ?D6、D12?D7、???D15?D102222 2. 本实验误差主要来自对D的测量，由各组Dm-Dn的数值与半均值Dm-Dn的偏离

?D，求出标准误差?R及相对标准误差?R/R。

3. 使用读数显微镜时，为了避免引进螺距差，移测时必须向同一方向旋转，中途不可

倒退。

4. 读数时，叉丝应与干涉环纹相切，正确读取有效数字。

五 思考题

1. 如果将纳光灯换为白光光源，所看到的牛顿环将会有何特点?

2. 为什么说读数显微镜测量的是牛顿环的直径，而不是牛顿环放大像的直径? 3. 为何牛顿环不一样宽，而且随级数增加而减少?怎样可测准D?

附录

逐差法的原理

一般来讲，如果物理量y是x的n次幂函数，并且控制自变量x作等间距变化，则y的n次逐差是一个常量。例如在匀变速直线运动中，质点的位置x是时间t的二次幂函数，即

x1= x0+ v0t+at2/2

式中x0、v0、a分别是t=0时的位置（初位置）、速度（初速度）及运动过程中的加速度，如果每隔相等的时间间隔T测量一次质点的位置，则可得到一系列x的值，即

x1= x0+ v0T+aT2/2

x2= x0+ v02T+a（4T2）/2 x3= x0+ v03T+a（9T2）/2

??

xn= x0+ v0nT+a（n2T2）/2

把相邻的x值依次相减（称为x的一次逐差），得到各段时间T内的位移值，即

s1= x1-x0= v0T+aT2/2 s2= x2-x1= v0T+a（3T2）/2 s3= x3-x2= v0T+a（5T2）/2

??

再把相邻各s值依次相减（称为x的二次逐差），得到

Δs1= s2-s1= aT2 Δs2= s3-s2= aT2

??

Δsn= sn+1-sn= aT2 可以看出Δsn是常量，并由此可求出 a??snsn?1?sn? T2T2设n?1?m，有a??smnsm?sn ?22??Tm?nT 46

实验九 迈克尔逊干涉仪测光波波长

迈克尔逊干涉仪是根据光的干涉原理制成的，它否定了“以太”的存在，是近代精密仪器之一。它可以准确地测定光的波长、测定微小长度的变化、测定透明物质(水、空气等)的折射率。随着科学技术的发展，选择相干性好的光源，在接受方法上采用CCD数码采集系统，直接用计算机进行控制和数据处理，迈克尔逊干涉仪的应用更加广泛。

一 实验目的

1. 理解迈克尔逊干涉仪的应用。 2. 观察光的干涉现象。 3. 测量单色光的波长。

二 实验仪器

迈克尔逊干涉仪一台(含激光光源)

三 实验原理

（一） 迈克尔逊干涉仪的原理如图1所示。

图1 迈克尔逊干涉仪原理示意图

从光源发出的一束光，射向分光板G1，因为分光板的后表面镀了半透膜，光束在半透膜上反射和透射分成互相垂直的两束光。这两束光分别射向相互垂直的参考镜M1，移动镜M2，经M1、M2反射后，又汇于分光板G1，最后光线朝着B的方向射出。则在B处我们就能观察到清晰的干涉条纹。

图上M1是参考镜M1为半透膜表面G1所成的虚像。所以在光学上，这里的干涉就相当于M1和M2之间的空气板的干涉条纹。他们干涉的结果是薄膜干涉条纹。调节M1就有

47

'

'

'

可能得到d=0,d=常数，d?常数（如劈尖）对应的薄膜等倾或等厚干涉条纹。设置补偿板G2是为了使在半透膜上的反射光和透射光都三次穿过厚薄相同的平玻璃，从而避免这两束光之间存在较大的光程差。

（二）仪器的结构

如图2所示，分束器BS、补偿板CP和两个平面镜M1、M2及其调节架安装在平台式的基座上。利用镜架后面的螺丝可以调节镜面的倾角。M2是可移动镜，它的移动量由螺旋测微器MC读出，经过传动比为20：1的机构，从读数头上读出的最小分度值相当于动镜0．0005mm的移动。在参考镜M1和分束器之间有可以锁紧的插孔，以便做空气折射率实验时固定小气室A，气压(血压)表可以挂在表架上。扩束器BE可作上下左右调节，不用时可以转动90，离开光路。毛玻璃架上有两个位置，一个靠近光源(毛玻璃起扩展光源作用)，另一个在观测位置，毛玻璃用于测空气折射率实验中接收激光干涉条纹。

?

AG：橡胶球；P1：钠钨灯电源；P2：He-Ne激光电源；S2：He=Ne激光管； AP：气压(血压)表；FG：毛玻璃：S1：钠钨双灯；BE：扩束器；BS：分束器： A：气室；M1：参考镜； M2：动镜；CP：补偿板；MC：螺旋测微器

图二

四 实验步骤

（一） 观察实验

1. 获得干涉条纹

将扩束器转移到光路以外，毛玻璃屏安置在图1的B处。调节He-Ne激光器支架，使光束平行于仪器的台面，从分束器平面的中心入射，使各光学镜面的入射和出射点至台

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