迈克尔逊干涉实验
实验前请认真阅读本要点：
（1）听完课后，同学们结合仪器请仔细阅读教材的相关内容，特别是
P189
的干涉仪光路图（图5-61）、P191公式（5-123、5-124）的由来及应用、P193至 P194的仪器说明与练习一。
测量固体试件的线膨胀系数还要阅读教材的 P136与P138的实验内容1。 注：迈克尔逊干涉仪有仿真实验，同学们可以在实验之前用其进行预习。 仿真实验位于：
桌面大学物理仿真实验大学物理仿真实验v2.0 （第二部分），其中
大学物理仿真实验v2.0 （第二部分）.exe为正式版，大学物理仿真实验示教 版v2.0 （第二部分）.exe为示教版，同学们在使用之前可先看示教版。
（2）实验内容
1） 掌握迈克尔逊干涉仪的调节方法， 并记录位置改变时干涉条纹的变化， 如 条纹的“冒出”和“缩进” 、条纹的疏密、条纹间距与“空气薄膜”的关系等。
2） 根据逐差法的要求确定如何合理测量数据， 规范记录实验数据及已知参数 等。 3） 拟定利用迈克尔逊干涉仪测量透明薄片的折射率（厚度）的实验方案，并 利用仿真实验来验证实验方案。
4） （选做）利用仿真实验测量测量钠光的波长、钠黄光双线的波长差、钠光 的相干长度等。
（3）阅读F盘上的数据处理文件（迈克尔逊干涉仪的调整与应用数据处理、 线膨胀系数测量数据处理 （据环数记温度 ）、线膨胀系数测量数据处理 （据温度记环 数）），了解需测量的数据要求（处理需用逐差法） ，确定如何进行数据测量。根 据需测量的数据， 在实验仪器上进行预测量与观察相应的实验现象， 即先测量一 小部份数据，弄清测量的重点与难点，确定测量方法，然后进行正式测量
（4）测波长与测线膨胀系数的主要调节方法是一样的，需掌握迈克尔逊干 涉光路的调节方法，并了解干涉条纹的变化情况，如条纹的“冒出”和“缩进” 、 条纹的疏密、条纹间距与“空气薄膜”的关系等。 （一些问题详见 附录 4 疑难 解答）
测量 He-Ne 激光的波长的同学还要掌握如何正确使用读数结构 （包括如何读 数、校零、消空程等） 。
测量固体试件的线膨胀系数的同学还要掌握如何正确进行控温（详见 38 的 实验内容 1）。
（5） 测波长的同学（后十位同学）需每冒出（或缩进）50环，读一次Mi镜 的位置，至少连续测 8 组，将数据填入表格，并观察其实验现象。 测线膨胀系数的同学
（前十位同学 ）可以采用按升高 （降低）一定的温度（例
如2C）测量试件伸长量的方法（采用逐差法）进行测量，要求连续测量8组；也 可以采用按试件一定的伸长量 （例如由 20个干涉环变化算出的光程差） ，测出所 需升高（降低）温度的方法进行测量，要求连续测量 8组。
注： 测波长或测线膨胀系数只需做其中之一，但两个实验都需要掌握； 请 注意数据处理文件 （ 迈克尔逊干涉仪的调整与应用数据处理、 线膨胀系数测量数 据处理（据环数记温度 ）、线膨胀系数测量数据处理 （据温度记环数 ））。
（6） 将所测量数据输入相应的数据处理文件（位于 F 盘，共有迈克尔逊干 涉仪的调整与应用数据处理、线膨胀系数测量数据处理 （据环数记温度 ）、线膨胀 系数测量数据处理 （据温度记环数 ）三个文件），不要关闭文件，让老师检查数据 是否合格。
（ 7）数据合格后重新用新报告纸按要求记录所测数据（并记录其标准值或 参考值，详见 附录 1 数据记录要求 ），将原始数据与仪器使用登记本一并让老师 签字，并了解如何处理所测数据（ 详见附录 2 数据处理要求 ）及逐差法相关知 识（附录 3 逐差法处理实验数据） ；
（ 8）在预习报告后根据实际实验加上实验内容、实验步骤；
（9）重新对仪器进行调节，熟悉调节要点，并观察相应的实验现象，掌握
迈克尔逊干涉仪及线膨胀系数测定仪的调节与使用；
（10）掌握迈克尔逊干涉仪仿真实验的使用， 并利用其进行复习及进行实验， 注意“迈克尔逊干涉仪 （ 仿真实验演示 ）.swf ”文件（可以回去再做）。
（11）拟定利用迈克尔逊干涉仪测量透明薄片的折射率 （厚度）的实验方案， 并利用仿真实验来验证实验方案（可以回去再做）。
（12）（选做）利用仿真实验测量测量钠光的波长、钠黄光双线的波长差、 钠光的相干长度等（可以回去再做）。
（13）完成相应实验并数据通过后，请收拾好仪器，整理好桌面，关好计算 机才能离开实验室，值日生请整理好实验室仪器并打扫卫生重才能离开实验室。 附录 1 数据
记录要求 注：要求使用空白实验报告纸记录实验数据，不能使用铅笔，不能有涂改。
实验名称： 实验地点： 课号： 姓名：
仪器号数： 实验时间： 学号：
一、迈克尔逊干涉仪测量He-Ne激光的波长（测量固体试件的线 膨胀系数）
1、 记录已知参数，并记录相应的实验现象 2、 自拟表格记录所测量数据
3、 记录所测量数据的相应结果（结果、准确度、精确度等），用以参考。
二、拟定利用迈克尔逊干涉仪测量透明薄片的折射率（厚度）的 实验方案，要求如下：
1、 简洁明了的实验原理、公式与实验现象
2、 根据 1 写出实验方案，要有关键的实验要点及相应实验现象说明 3、 确定实验方案的数据测量量，拟定数据记录表格 4、 利用仿真实验来验证实验方案
三、（选做）利用仿真实验测量测量钠光的波长、钠黄光双线的 波长差、钠光的相干长度等
附录2数据处理要求
1、 处理时需重列表格，用逐差法处理数据，要求有关键公式、步 骤； 2、 处理结果与标准（或参考值）比较并作分析，正确表示实验结 果，并
进行实验小结、讨论；
3、 （不作硬性要求，但要了解）求出结果的不确定度，逐差法的 不确定
度求解可参考《逐差法处理实验数据》部份。
附录3逐差法处理实验数据
当实验中二、两物理量满足正比关系时，依次记录
改变相同的量?时的二值:
X1,X2, Xn （或者当某一研究对象'随实验条件周期性变化时，依次记录研究对象达到某一 条件（如峰值、固定相位等）时的兀值Xi, X2, Xn：）,兀的间隔周期X的求解方法若由X1,X2, Xn
逐项逐差再求平均：
壬_ 伏2 一 再丿 + θ? - X?) 伏卫—?r\ _ \「Xi
W-I 旳-1
j
其中只利用了 ；和S ,难以发挥多次测量取平均以减小随机误差的作用，此时应采用隔项 逐差法（简称逐差法）处
理数据。
逐差法处理数据时，先把数据分为两组，然后第二组的 如下表：
与第一组相应的二 相减,
n 第一组 第二组 逐差 处理结果 不确定度分析
回頁首▲
对 = Λ1.+^ 1 Ki ,忑Xqi 和
〔均含有一工，则方和根合成
_ ∑?*≡-jf≈>
明N二 --------------------
n为偶数
时，每组
第
-
1
?Γj
第二组兀却
n*+2
n - Λ∕2
l
工久W - 可采用下式粗略估算不确定度 壬= -----------
n i, n
Jt *
△工
严 ?χ) + ^^lNS
n
n为奇数时，可以任意舍掉第一个数据或最后一个数据或正中间的一个数据，再按以上方法处理。 但要注意舍掉正
中间的数据时两组相应数据之间的实际间隔大小。
\逐差法处理数据举例:
外加砝码\λ^s'下，弹簧伸长到的位置
记录如下表，可用逐差法求得每加一个
Ikg的砝码时弹簧的平均伸长量 V （满足前提条件：弹簧在弹性范围内伸长， 伸长量与外加 力成正比），也可
求得弹簧的倔强系数 。已知I测量时二;\表）。
-,估算\r（见下
大学物理实验之迈克尔逊干涉仪的调整与应用方法及步骤详解
