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你的位置：迈克尔逊干涉仪的调节与使用 && 实验思考
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1、思考题：
1.1、分析扩束激光和钠光产生的圆形干涉条纹的差别。
1.2、用钠光调节干涉条纹时，如已确实使得叉丝的双影重合，但条纹并未出现，可能是什么原因？你怎么办？
1.3、如何利用等厚干涉条纹测出相干长度？
1.4、把折射率n=1.40的薄膜放入迈克尔孙干涉仪的一臂时，如果由此产生了7.0条条纹移动，求膜厚。1.5、若用钠光灯（λ1＝5890&A，λ2＝5896&A）照明迈克尔孙干涉仪，首先调整干涉仪，得最清晰的干条纹，然后移动M1，干涉图样为什么逐渐变得模糊？问第一次干涉条纹消失时，M1由原来位置移动了多少距离？
2、实验拓展与应用：
由干涉条纹视见度随光程变化的规律，观察干涉现象，可研究许多物理因素（如温度、压强、电场、磁场等）对光传播的影响，也可以测波长、测折射率等。试完成以下实验设计:
2.1、如何设计一个实验测量气体或者液体的折射率。2.2、
如何利用迈克尔逊干涉仪设计一个实验测量微小的位移，比如测量物体的膨胀系数、物体的杨氏模量。
2.3、 开动思维，设计更多的迈克尔逊干涉仪的应用。
提示1、利用激光良好的相干性，可以在光学平台上组装迈克尔逊干涉光路，在光路的一臂放置充汽筒，可以观察压强对折射率的影响。
提示2、将其中一个平面镜换成压电陶瓷，可以观察、测量压电陶瓷的电伸缩效应
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北航物理实验研究报告
篇一：北航物理实验研究性报告 北航物理实验研究性报告
专题: 拉伸法测钢丝弹性模型 扭摆法测定转动惯量 第一作者：唐秋雨
学号： 第二作者：张文
学号： 第三作者：卢浩文 学号： 班级：目录
???????????????????????????????????? 2 摘要
??????????????????????????? 错误！未定义书签。 1 2 实验目的 ??????????????????????? 错误！未定义书签。 实验原理 ??????????????????????? 错误！未定义书签。 2．1 拉伸法测钢丝弹性模型 ??????????????? 错误！未定义书签。 2．2 扭摆法测定转动惯量 ???????????????? 错误！未定义书签。 3 实验仪器 ??????????????????????? 错误！未定义书签。 3.1. 拉伸法测钢丝弹性模型 ??????????????? 错误！未定义书签。 3.2. 扭摆法测定转动惯量 ???????????????? 错误！未定义书签。 4 实验步骤 ??????????????????????? 错误！未定义书签。 4.1. 拉伸法测钢丝弹性模型 ??????????????? 错误！未定义书签。 4.2. 扭摆法测定转动惯量 ???????????????? 错误！未定义书签。 5 数据记录与处理 ???????????????????? 错误！未定义书签。 5.1. 拉伸法测钢丝弹性模型 ??????????????? 错误！未定义书签。 5.2. 扭摆法测定转动惯量 ???????????????? 错误！未定义书签。 6 讨论与 ?????????????????????? 错误！未定义书签。 实验思考 ???????????????????????????????? 11 实验感想 ???????????????????????????????? 12 7 原始数据图片 ?????????????????????????????? 12 本文基于作者完成本次实验，对内容进行思考后，对于该组实验的原理，过程，实验数据处理，误差分析进行的认真分析。 本文首先介绍了本实验的原理内容，包括拉伸法测量钢丝弹性模量与扭摆法测量转动惯量。第二部分为对于实验过程的表述。第三部分为数据处理部分，包括实验原始数据，数据处理以及误差分析。第四部分为在实验后对实验可改进之处，对实验的深入分析，以及实验感想。最后为参考文献。 一、 实验目的 1、学习两种测量微小长度的方法：光杠杆法、霍尔位置传感器法。 2、熟练使用游标卡尺和千分尺，正确读取游标、注意千分尺的规范操作。
二、 实验原理 实验1
拉伸法测钢丝弹性模量 一条各向同性的金属棒（丝），原长为L，截面积为A,在外力F作用下伸长 δL。当呈平衡状态时，如忽略金属棒本身的重力，则棒中任一截面上，内部的
δL应力ε=）成正比的关系，即E=。E称为L应变该金属的弹性模量（又称杨氏模量）。弹性模量E与外力F、物体的长度L以及截面积A的大小均无关，只取决于邦德材料性质，是表征材料力学性能的一个物理量。 若金属棒为圆柱形，直径为D，在金属棒（丝）下端悬以重物产生的拉力为F，则 F/A EδL/L根据式（2.1.1）测出等式右边各项，就可计算出该金属的弹性模量，其中F、L、D可用一般的方法测得。测量的难点是，在线弹性限度内，F=mg不可能很大，相应的δL很小，用一般的工具不易测出。下面介绍用光杠杆法测量微小长度变化的试验方法。 光杠杆的结构如图所示，一个直立的平面镜装在倾角调节架上，它与望远镜、标尺、二次反射镜组成光杠杆测量系统。 图2.1.1光杠杆及其测量系统 实验时，将光杠杆两个前后足尖放在弹性模量测定仪的固定平台上，后足尖放在待测金属丝的测量端面上。当金属丝受力后，产生微小伸长，后足尖便随测量端面一起做微小移动，并使光杠杆绕前足尖转动一微小角度，从而带动光杠杆反射镜转动相应的微小角度，这样标尺的像在光杠杆反射镜和二次反射镜之间反射，便把这一微小角位移放大成较大的线位移。这就是光杠杆产生放大的基本原理。 开始时光杠杆反射镜与标尺在同一平面，在望远镜上读到的标尺读数为r0；当光杠杆反射镜的后足尖下降δL时，产生一个微小偏转角θ，在望远镜上读到的标尺读数为ri,则放大后的钢丝伸长量Ci=ri- r0（常称作视伸长）。由图2.1.2可知 δLi=b?tanθ≈bθ
(2.1.2) 式中，b为光杠杆前后足间的垂直距离，称光杠杆常数（见图2.1.3）。
图2.1.2光杠杆工作原理图图2.1.3光杠杆前后足间距
bCibδLi=WCI,W= (2.1.4) 4H 4H14H 称作光杠杆的“放大率”。式（2.1.4）中b和H可以直接测量，因此只要Wb 从望远镜中测得标尺刻线移过的距离Ci,即可算出钢丝的相应伸长δLi。适当增 大H，减小b，可增大光杠杆的放大率。光杠杆可以做得很轻，对微小伸长或微小转角的反应很灵敏，方法简单实用，在精密的仪器中常有应用。 将式（2.1.4）代入式（2.1.1）中得 E实验2
扭摆法测定转动惯量篇二：北航物理实验研究性_
北航物理实验研究性报告
专题:双电桥测低值电阻
姓名：吕栋
班级：目录 目录................................................................................................................................. 2 摘要................................................................................................................................. 3 一、 二、 三、 四、 1、 2、 五、 1、 2、 六、 实验目的............................................................................................................ 3 实验原理............................................................................................................ 3 实验仪器............................................................................................................ 6 实验步骤............................................................................................................ 6 测量铜杆电阻 ................................................................................................. 6 测量铜杆直径 ................................................................................................. 7 数据记录与处理 ................................................................................................. 7 原始数据记录 ................................................................................................. 7 数据处理 ........................................................................................................ 8 讨论与总结 ........................................................................................................ 9 摘要 电阻式电路的基本原件之一，电阻值的测量时基本的电学测量。若要精确测量小电阻的大小，尤其是测量1Ω乃至10?7Ω的低值电阻，由于测量线路的附加电阻，惠斯通电桥等方法无能为力，此时可以使用开尔文双电桥法测量，以保证测量的准确度。 一、 实验目的 1、 了解四端钮电阻对附加电阻的转移作用； 2、 了解双电桥测低值电阻的原理； 3、 学习使用QJ19型单双电桥测低电阻； 4、 巩固数据处理的一元线性回归法。 二、 实验原理 （1）惠斯通电桥： 图1所示为惠斯通于1843年提出的电桥电路。它由4个电阻和检流计组成，RN为精密电阻，RX为待测电阻。接通电路后，调节R1、R2和RN，使检流计中电流为零，电桥达到平衡。电桥平衡条件：
Rx = R1R2 图1 RN 根据交换测量法可得RX= ′. 惠斯通电桥（单电桥）测量的电阻，其数值一般在10Ω～106Ω之间，为中电阻。对于10Ω以下的电阻，测量线路的附加电阻（导线电阻和端钮处的接触电阻的总和为10～10 -4 -2 Ω）不能忽略，普通惠斯通电桥难以胜任。双电桥是在单电桥的基础上发展起来的，可以消除（或减少）附加电阻对测量结果的影响，一般用来测量10～10Ω之间的低电阻。-5 图2
如图2所示，用单电桥测低电阻时，附加电阻R′与R″和RX是直接串联的，当R′和R″的大小与被测电阻RX大小相比不能被忽略时，用单电桥测电阻的公式 Rx= R3R1 RN就不能准确地得出RX的值；再则，由于RX很小，如R1≈R3，电阻RN也 应是小电阻，其附加电阻（图中未画出）的影响也不能忽略，这也是得不出Rx准确值的原因。
（2）开尔文双电桥： 开尔文电桥是惠斯通电桥的变形，在测量小阻值电阻时能给出相当高的准确度。它的电路原理见图3。其中R1、R2、R3、R4均为可调电阻，RX为被测低电阻，RN为低值标准电阻。与图2对比，开尔文电桥做了两点重要改进： 图3 1增加了一个由R2、R4组成的桥臂。 ○ 2RN和RX由两端接法改为四端接法。○其中P1P2构成被测低电阻RX，P3P4是标准低电 阻RN，P1、P2、P3、P4常被称为为电压接点，C1、C2、C3、C4称为电流接点。 在测量低电阻时，RN和Rx都很小，所以与P1～P4、C1～C4相连的8个接点的附加电阻（引线电阻和端钮接触电阻之和）RP1′～ RP4′、 RC1′～ RC4′，RN和Rx间的连线电阻RL′,P1C1间的电阻RPC1′，P2C2间的电阻RPC2′，P3C3间的电阻RPC3′，P4C4间的电阻RPC4′,均应给予考虑。于是，开尔文电桥的等效电路如图4（a）所示。其中RP1′远小于R3，RP2′远小于R4，RP3′远小于R2，RP4′远小于R1，均可忽略。RC1′、RPC1′、RC4′、RPC4′可以并入电源内阻，不影响测量结果，也不予考虑。需要考虑的只有跨线电阻R′=RC2′+RPC2′+RPC3′+RC3′+RL′。简化后的电路如图4（b）所示。
调节R1、R2、R3、R4使电桥平衡。此时，Ig=0，I1=I3，I2 = I4，I5= I6，VB = VD，且有 I3R3=I4R4+I5RX I1R1=I2R2+I6RN I2R2+I4R4= I5?I4 R′ 三式联立求解得 R3R′R2R3R4 RX=RN+ ?
12412 表面看来只要保证去。然而绝对意义上的 R3R1R3R1 =? R4R2R4R2 ，即可有Rx= R3R1 RN，附加电阻的影响就可以略 R3R1 =0实际上是做不到的，这时Rx可以看成 RN与 一个修正值Δ的叠加。不难想见，再加上跨线电阻足够小R′≈0，就可以在测量精度允许的范围内忽略Δ的影响。 通过这样两点改进，开尔文电桥将RN和RX的接线电阻和接触电阻巧妙地转移到电源内阻和阻值很大的桥臂电阻中，又通过 R3R1 = R4R2 R′≈0的设定，消除了 附加电阻的影响，从而保证了测量低电阻时的准确度。 为保证双电桥的平衡条件，可以有两种设计方式： 1选定两组桥臂之比为M=○ R3R1 = R4R2 RN做成可变的标准电阻，调节RN 使电桥平衡，则计算Rx的公式为Rx=MRN。式中，RN称为比较臂电阻，M为电桥倍率系数。 2选定RN为某固定阻值的标准电阻并选定R1=R2为某一值，联调R3与R4使电○ 桥平衡。则计算Rx的公式变换为 Rx= RNR1 R3或Rx= RNR2 R4 或 RNR2 此时R3或R4为比较臂电阻， 2种方式。 桥采用的是第○ RNR1 为电桥倍率系数。实验室提供的QJ19型单双电篇三：北航物理研究性实验报告
北航物理研究性实验报告 专题：迈克尔逊干涉 第一作者 学号 第二作者 学号 大 神 1215xxxx 抱 大 腿 1215xxxx
目录 摘要 ........................................................................................................... 1 Abstract ...................................................................................................... 1 1.实验原理................................................................................................. 2 1.1迈克尔逊干涉仪的光路 .................................................................. 2 1.2单色点光源的非定域干涉条纹 ..................................................... 2 1.3迈克尔逊干涉仪的机械结构 ......................................................... 4 2 实验仪器 ............................................................................................... 5 3 实验主要步骤 ....................................................................................... 6 3.1迈克尔逊干涉仪的调整 ................................................................. 6 3.2点光源非定域干涉条纹的观察与测量 ......................................... 6 3.3数据处理 ........................................................................................ 7 4 实验数据处理 ....................................................................................... 7 4.1实验数据记录 ................................................................................. 7 4.2计算不确定度 ................................................................................ 7 5 误差来源分析 ....................................................................................... 9 6 实验经验总结 ..................................................................................... 10 7 实验的改进方案 ................................................................................. 10 7.1加装光具座 ................................................................................... 10 7.2用电路代替人工计数 .................................................................. 11 7.3将调节M2距离的螺母换成手轮 ............................................... 118 有关光路补偿板G2的讨论 ............................................................. 12 9 实验感想与收获 ................................................................................. 12 10 对本学期基础物理学实验的和建议 ....................................... 13摘要 通过迈克尔逊干涉仪观察光的分振幅干涉现象，采集数据并进行处理，计算出所测激光的波长，并对计算结果的不确定度进行仔细的分析。根据实验数据对误差来源进行了定量分析，同时总结了实验仪器调节的经验与方法。最后，根据自身的实验经历对实验的改进提出建设性的意见。 关键词：迈克尔逊干涉；波长；误差；实验改进。 Abstract By Michelson interferometer observation light amplitude split tine interference phenomenon, data collection and processing, calculated from the measured laser wavelength, and the calculation results of the uncertainty of the careful analysis. According to the experimental data, the error source of quantitative analysis, and summarizes the experience and methods of experimental instrument regulation. Finally, according to our own practical experiences, we give out the improvement for the experiment of constructive views. Key words: Mich experiment improvement.
11.实验原理
1.1迈克尔逊干涉仪的光路
迈克尔逊干涉仪的光路如图1所示，从光源S发出 的一束光射在分束板G1上，将光束分为两部分： 一部分从G1的半反射膜处反射，射向平面镜M2； 另一部分从G1透射，射向平面镜M1。因G1和全反 射平面镜M1、M2均成45°角，所以两束光均垂直 射到M1、M2上。从M2反射回来的光，透过半反射 膜；从M1反射回来的光，为半反射膜反射。二者 汇集成一束光，在E处即可观察到干涉条纹。光 路中另一平行平板G2与G1平行，其材料及厚度与 G1 反射镜M1是固定的，M2可以在精密导轨上前后移动，以改变两束光之间的光程差。M1，M2的背面各有3个螺钉用来调节平面镜的方位。M1的下方还附有2个方向相互垂直的拉簧，松紧它们，能使M1支架产生微小变形，以便精确地调节M1。 在图1所示的光路中，M1’是M1被G1半反射膜反射所形成的虚像。对观察者而言，两相干光束等价于从M1’和M2反射而来，迈克尔逊干涉仪所产生的干涉花纹就如同M2与M1’之间的空气膜所产生的干涉花纹一样。若M1’与M2平行，则可视作折射率相同、厚度相同的薄膜（此时的为等厚干涉）；若M1’与M2相交，则 可视作折射率相同、夹角恒定的楔形薄膜。
1.2单色点光源的非定域干涉条纹
如图2所示，M2平行M1’且相距为d。点光源S发出的 一束光，对M2来说，正如S’处发出的光一样，即SG=S’G； 而对于在E处观察的观察者来说，由于M2的镜面反射， 2
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迈克耳逊干涉仪的调整和使用及测空气折射率
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暖风袭人0385
因为迈克耳逊干涉仪用的是等倾干涉,中央干涉级最大,镜子像光程差减小的方向移动的时候,光程差减小,所以原来大干涉级的地方被小干涉级代替了,所以中央是最大干涉级,被边上小于他的干涉级替代,所以边上的条纹陷入中心了.
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迈克尔逊干涉仪的空程,是由于采用螺旋杆传动，因而有机械间隙。所以只能朝一个方向拧。中途拧过头了，不能往回拧，只能重新测量。
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