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1、北京航空航天大學(xué)B E I H A N G U N I V E R S I T Y物理探究性實(shí)驗(yàn)報(bào)告光的干涉實(shí)驗(yàn)（分振幅法）第一作者： 第二作者：二一三年十二月五日目錄摘要1實(shí)驗(yàn)原理3實(shí)驗(yàn)儀器 10實(shí)驗(yàn)步驟10數(shù)據(jù)記錄與處理13實(shí)驗(yàn)原始數(shù)據(jù)13邁克爾遜干涉13牛頓環(huán)干涉13實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理14邁克爾遜干涉14牛頓環(huán)干涉15實(shí)驗(yàn)收獲與感想17實(shí)驗(yàn)改進(jìn)方法及建議19實(shí)驗(yàn)建議19實(shí)驗(yàn)改進(jìn)方案調(diào)整20參考文獻(xiàn)23物理探究性實(shí)驗(yàn)光的干涉實(shí)驗(yàn)（分振幅法）摘要當(dāng)一束光投射到兩種透明媒質(zhì)的分界面上，光能一部分反射，另一部分折射。這方法叫做分振幅法。這些反射光波在空間相遇而形成的干涉現(xiàn)象。由于上下表面的反射光來(lái)自同

2、一入射光的兩部分，只是經(jīng)歷不同的路徑而有恒定的相位差，因此它們是相干光。在此研究性報(bào)告中，我們將介紹邁克爾遜干涉和牛頓環(huán)干涉實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)原理和步驟，進(jìn)行數(shù)據(jù)處理與不確定度計(jì)算，以及誤差來(lái)源的定量分析，并給出改進(jìn)方案。關(guān)鍵字光的干涉 分振幅法 邁克爾遜干涉 牛頓環(huán)干涉AbstractWhen a beam of light onto the interface between two transparent media, light reflection of one part, another part of refraction. This method is called the divis

3、ion of amplitude. These wave interference phenomenon meet in the space and the formation of. The two part of the upper and lower surface of the light reflected from the same incident light, phase only through different paths and constant difference, therefore they are coherent light. In this report,

4、 we introduce Michelson and Newton ring interference experiment principle and step interference experiment, data processing and calculation of uncertainty, and the quantitative analysis of the sources of error, and gives the improved scheme.Key wordsinterference of light Division of amplitude Michel

5、son interferometer Newton ring interference實(shí)驗(yàn)原理1.1邁克爾遜干涉儀的光路 邁克爾遜干涉儀的光路如左圖所示，從光源S發(fā)出的一束光射在分束板G1上，將光束分為兩部分：一部分從G1的半反射膜處反射，射向平面鏡M2；另一部分從G1透射，射向平面鏡M1。因G1和全反射平面鏡M1、M2均成45角，所以兩束光均垂直射到M1、M2上。從M2反射回來(lái)的光，透過(guò)半反射膜；從M1反射回來(lái)的光，為半反射膜反射。二者匯集成一束光，在E處即可觀察到干涉條紋。光路中另一平行平板G2與G1平行，其材料及厚度與G1完全相同，以補(bǔ)償兩束光的光程差，稱為補(bǔ)償板。 反射鏡M1是固定的，

6、M2可以在精密導(dǎo)軌上前后移動(dòng)，以改變兩束光之間的光程差。M1，M2的背面各有3個(gè)螺釘用來(lái)調(diào)節(jié)平面鏡的方位。M1的下方還附有2個(gè)方向相互垂直的拉簧，松緊它們，能使M1支架產(chǎn)生微小變形，以便精確地調(diào)節(jié)M1。 在圖1所示的光路中，M1是M1被G1半反射膜反射所形成的虛像。對(duì)觀察者而言，兩相干光束等價(jià)于從M1和M2反射而來(lái)，邁克爾遜干涉儀所產(chǎn)生的干涉花紋就如同M2與M1之間的空氣膜所產(chǎn)生的干涉花紋一樣。若M1與M2平行，則可視作折射率相同、厚度相同的薄膜（此時(shí)的為等厚干涉）；若M1與M2相交，則可視作折射率相同、夾角恒定的楔形薄膜。 1.2單色點(diǎn)光源的非定域干涉條紋 如右圖所示，M2平行M1且相距為d

7、。點(diǎn)光源S發(fā)出的一束光，對(duì)M2來(lái)說(shuō)，正如S處發(fā)出的光一樣，即SG=SG；而對(duì)于在E處觀察的觀察者來(lái)說(shuō)，由于M2的鏡面反射，S點(diǎn)光源如處于S2處一樣，即SM2=M2S2。又由于半反射膜G的作用，M1的位置如處于M1的位置一樣。同樣對(duì)E處的觀察者，點(diǎn)光源S如處于S1位置處。所以E處的觀察者多觀察到的干涉條紋，猶如虛光源S1、S2發(fā)出的球面波，它們?cè)诳臻g處處相干，把觀察屏放在E空間不同位置處，都可以見(jiàn)到干涉花樣，所以這一干涉是非定域干涉。如果把觀察屏放在垂直與S1、S2連線的位置上，則可以看到一組同心圓，而圓心就是S1、S2的連線與屏的交點(diǎn)E。設(shè)在E處（ES2=L）的觀察屏上，離中心E點(diǎn)遠(yuǎn)處有某一點(diǎn)

8、P，EP的距離為R，則兩束光的光程差為 時(shí)，展開上式并略去 ，則有 式中， 是圓形干涉條紋的傾角。所以亮紋條件為 由上式可見(jiàn)，點(diǎn)光源非定域圓形干涉條紋有如下幾個(gè)特點(diǎn)： 當(dāng)、一定時(shí)，角相同的所有光線的光程差相同，所以干涉情況也完全相同；對(duì)應(yīng)于同一級(jí)次，形成以光軸為圓心的同心圓環(huán)。 當(dāng)、一定時(shí)，如，干涉圓環(huán)就在同心圓環(huán)中心處，其光程差為最大值，根據(jù)明紋條件，其也是最高級(jí)數(shù)。如，角越大，則越小，值也越小，即對(duì)應(yīng)的干涉圓環(huán)越往外，其級(jí)次也越低。當(dāng)、一定時(shí)，如果逐漸減小，則將增大，即角逐漸減小。也就是說(shuō)，同一級(jí)條紋，當(dāng)減小時(shí)，該級(jí)圓環(huán)半徑減小，看到的現(xiàn)象是干涉圓環(huán)內(nèi)縮（吞）；如果逐漸增大，同理，看到的現(xiàn)

9、象是干涉圓環(huán)外擴(kuò)（吐）。對(duì)于中央條紋，若內(nèi)縮或外擴(kuò)次，則光程差變化為。式中,為的變化量，所以有 設(shè)時(shí)最高級(jí)次為，則同時(shí)在能觀察到干涉條紋的視場(chǎng)內(nèi)，最外層的干涉圓環(huán)所對(duì)應(yīng)的相干光的入射角為，則最低的級(jí)次為，且所以在視場(chǎng)內(nèi)看到的干涉條紋總數(shù)為 當(dāng)增加時(shí)，由于一定，所以條紋總數(shù)增多，條紋變密。 當(dāng)時(shí)，則,即整個(gè)干涉場(chǎng)內(nèi)無(wú)干涉條紋，見(jiàn)到的是一片明暗程度相同的視場(chǎng)。 當(dāng)、一定時(shí)，相鄰兩級(jí)條紋有下列關(guān)系 設(shè)，,且考慮到、均很小，則可證得 式中，稱為角距離，表示相鄰兩圓環(huán)對(duì)應(yīng)的入射光的傾角差，反映圓環(huán)條紋之間的疏密程度。上式表明與成反比關(guān)系，即環(huán)條紋越往外，條紋件角距離就越小，條紋越密。 1.3邁克爾遜干涉

10、儀的機(jī)械結(jié)構(gòu) 儀器的外形如圖3所示，其機(jī)械結(jié)構(gòu)如圖4所示。導(dǎo)軌7固定在一個(gè)穩(wěn)定的底座上，由3只調(diào)平螺絲9支承，調(diào)平后可以擰緊固定圈10以保持座架穩(wěn)定。絲杠6螺距為1mm。轉(zhuǎn)動(dòng)粗動(dòng)手輪2，經(jīng)過(guò)一對(duì)傳動(dòng)比為10：1的齒輪副帶動(dòng)絲杠旋轉(zhuǎn)，與絲杠嚙合的開合螺母4通過(guò)轉(zhuǎn)擋塊及頂塊帶動(dòng)鏡11在導(dǎo)軌上滑動(dòng)，實(shí)現(xiàn)粗動(dòng)。移動(dòng)距離的毫米數(shù)可在機(jī)體側(cè)面的刻尺5上讀得，通過(guò)讀數(shù)窗口，在刻度盤3上讀到0.01mm。轉(zhuǎn)動(dòng)微動(dòng)手輪1，經(jīng)1：100蝸輪副傳動(dòng)，可實(shí)現(xiàn)微動(dòng)，微動(dòng)手輪的最小刻度值為0.0001mm。注意：轉(zhuǎn)動(dòng)粗動(dòng)輪時(shí)，微動(dòng)齒輪與之脫離，微動(dòng)手輪讀數(shù)不變；而轉(zhuǎn)動(dòng)微動(dòng)手輪時(shí)，則可帶動(dòng)粗動(dòng)齒輪旋轉(zhuǎn)。滾花螺釘8用于調(diào)節(jié)絲

11、杠頂緊力，此力不宜過(guò)大，已由實(shí)驗(yàn)計(jì)數(shù)人員調(diào)整好，學(xué)生不要隨意調(diào)節(jié)該螺釘。 圖4 干涉儀機(jī)械結(jié)構(gòu)圖3 邁克爾遜干涉儀 使用時(shí)要注意以下幾點(diǎn)：調(diào)整各部件時(shí)用力要適當(dāng)，不可強(qiáng)旋硬扳。經(jīng)過(guò)精密調(diào)整的儀器部件上的螺絲都涂有紅漆，不要擅自轉(zhuǎn)動(dòng)。反射鏡、分光鏡表面只能用吹耳球吹氣去塵，不允許用手摸、哈氣及擦拭。讀出裝置調(diào)零方法：先將微動(dòng)手輪調(diào)至“0”，然后再將粗動(dòng)輪轉(zhuǎn)至對(duì)齊任一刻線，此后微動(dòng)輪可帶動(dòng)粗動(dòng)輪一起旋轉(zhuǎn)。細(xì)疏密隨之發(fā)生變化。產(chǎn)生這一干涉的原因：經(jīng)平行光管出射的平行光，在平板玻璃的上下表面多次反射，最終在平面鏡下表面形成多束干涉，相鄰兩束光線的光程差，故產(chǎn)生圓環(huán)形等傾干涉條紋。1.2牛頓環(huán)干涉將一曲

12、率半徑相當(dāng)大的平凸玻璃透鏡AB放在一平面玻璃CD的上面即構(gòu)成一個(gè)牛頓環(huán)儀，如圖所示。自光源發(fā)出的光經(jīng)過(guò)透鏡L后成為平行光束，在經(jīng)過(guò)傾斜為45度的平板玻璃反射后，垂直的照射到平凸透鏡上。入射光分別在空氣層的兩表面（凸透鏡的下表面和平面玻璃的上表面）反射后，穿過(guò)M進(jìn)入讀數(shù)顯微鏡T，在讀數(shù)顯微鏡中可以觀察到以接觸點(diǎn)為中心的圓環(huán)形干涉條紋牛頓環(huán)。如果光源發(fā)出的光是單色光，則牛頓環(huán)是明暗相間的條紋；如果光源發(fā)出的是白光，則牛頓環(huán)是彩色條紋。兩相干光的光程差為 形成暗紋的條件： 又由于三角形。故有：由上述式得： 若已知，測(cè)出，數(shù)出干涉級(jí)次，便可求得。但由于裝置中微小塵埃，接觸點(diǎn)形變等因素的影響，使得牛頓環(huán)

13、的級(jí)數(shù)和干涉條紋的中心都無(wú)法確定，因而式測(cè)定R實(shí)際上是不可能的，故常常變換為： 可見(jiàn)只要數(shù)出所測(cè)各環(huán)的環(huán)數(shù)差，而無(wú)須確定各環(huán)的干涉級(jí)數(shù)，并且避免了圓環(huán)中心無(wú)法確定的困難。 實(shí)驗(yàn)儀器邁克爾遜干涉儀，氦氖激光器，小孔，擴(kuò)束鏡，毛玻璃；牛頓環(huán)儀、讀數(shù)顯微鏡（附45度玻璃片）、鈉光燈。實(shí)驗(yàn)步驟1.邁克爾遜干涉儀的調(diào)整（1）調(diào)節(jié)激光器，使激光束水平的入射到M1，M2反射鏡中部并基本垂直于儀器導(dǎo)軌。 方法：首先將M1，M2背面的3個(gè)螺釘及M2的2個(gè)微調(diào)拉簧均擰成半緊半松，然后上下移動(dòng)，左右旋轉(zhuǎn)激光器并調(diào)節(jié)激光管俯仰，使激光束入射到M1，M2反射鏡的中心，并使由M1，M2反射回來(lái)的光點(diǎn)回到激器光束輸出鏡面的

14、中點(diǎn)附近。 （2） 調(diào)節(jié)M1，M2互相垂直。 方法：在光源前放置一小孔，讓激光束通過(guò)小孔入射到M1，M2上，根據(jù)反射光點(diǎn)的位置對(duì)激光束方位做進(jìn)一步細(xì)調(diào)。在此基礎(chǔ)上調(diào)整M1，M2背面的3個(gè)方位螺絲釘，使兩鏡的反射光板均與小孔重合，這時(shí)M1，M2基本垂直。 2.點(diǎn)光源非定域干涉條紋的觀察與測(cè)量 （1）將激光束用擴(kuò)束鏡擴(kuò)束，以獲得點(diǎn)光源。這時(shí)毛玻璃觀察屏上應(yīng)該出現(xiàn)條紋。 （2）調(diào)節(jié)M1鏡下方微調(diào)拉簧，使產(chǎn)生圓環(huán)非定域干涉條紋。這時(shí)M1，M2的垂直程度進(jìn)一步提高。 （3）將另一小塊毛玻璃放到擴(kuò)束鏡與干涉儀之間，以便獲得面光源。放下毛玻璃觀察屏，用眼睛直接觀察干涉環(huán)，同時(shí)仔細(xì)調(diào)節(jié)M1的兩個(gè)微調(diào)拉簧，直至

15、眼睛上下、左右晃動(dòng)時(shí)，各干涉環(huán)的大小不變，即干涉環(huán)的中心沒(méi)有吞吐，只是圓環(huán)整體隨眼睛一起平動(dòng)。此時(shí)得到面光源定域等傾干涉條紋，說(shuō)明M1與M2嚴(yán)格垂直。 （4）移走小塊毛玻璃，將毛玻璃觀察屏放回原處，仍觀察點(diǎn)光源等傾干涉條紋。改變值，使條紋內(nèi)擴(kuò)或外縮，利用式，測(cè)出激光的波長(zhǎng)。要求圓環(huán)中心每吞(或吐)100個(gè)條紋，即明暗交替變化100次記下一個(gè)，連續(xù)測(cè)10個(gè)值。 提示： 測(cè)量應(yīng)沿手輪順時(shí)針旋轉(zhuǎn)方向進(jìn)行； 測(cè)量前必須嚴(yán)格消除空程誤差。通常應(yīng)使手輪順逆時(shí)針前進(jìn)至條紋出現(xiàn)吞吐后，再繼續(xù)右旋微動(dòng)輪20圈以上。3.數(shù)據(jù)處理（1）原始數(shù)據(jù)列表表示。（2）用逐差法處理數(shù)據(jù)。（3）計(jì)算波長(zhǎng)及其不確定度，并給出測(cè)量

16、的結(jié)果表述。提示:只要不發(fā)生計(jì)數(shù)錯(cuò)誤，條紋連續(xù)讀數(shù)的最大判斷誤差不會(huì)超過(guò)。2.牛頓環(huán)干涉（1）干涉條紋的調(diào)整按實(shí)驗(yàn)原理圖放置儀器，光源S發(fā)出的光經(jīng)平板玻璃M的反射進(jìn)入牛頓環(huán)儀。調(diào)節(jié)目鏡清晰地看到十字叉絲，然后由下向上移動(dòng)顯微鏡鏡筒（為防止壓壞被測(cè)物體和物鏡，不得由上向下移動(dòng)），看清牛頓環(huán)干涉條紋。提示：若牛頓環(huán)干涉條紋不清晰，可能的原因之一是顯微鏡45度反光鏡方位不合適，應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。（2）牛頓環(huán)直徑的測(cè)量連續(xù)測(cè)出10個(gè)以上干涉條紋的直徑提示：1.測(cè)量前先定性觀察條紋是否都在顯微鏡的讀數(shù)范圍之內(nèi)。2.由于接觸點(diǎn)附近玻璃存在變形，故中心附近的圓環(huán)不宜用來(lái)測(cè)量。3.讀數(shù)前應(yīng)使叉絲中

17、心和牛頓環(huán)的中心重合。4.為了有效的消除空程帶來(lái)的誤差，不僅要保整單方向轉(zhuǎn)動(dòng)鼓輪（若稍有倒轉(zhuǎn)，則全部數(shù)據(jù)作廢），而且要在叉絲推進(jìn)一定距離以后（例如5個(gè)條紋以上）才開始讀數(shù)。（3）數(shù)據(jù)處理1.自行設(shè)計(jì)原始數(shù)據(jù)列表；2.用一元線性回歸方法計(jì)算平凸透鏡的曲率半徑；3.學(xué)習(xí)用計(jì)算機(jī)編程來(lái)處理數(shù)據(jù)實(shí)驗(yàn)收獲與感想邁克爾遜干涉儀是一種用途十分廣泛的光學(xué)測(cè)量?jī)x器，是用分振幅法產(chǎn)生雙光束以實(shí)現(xiàn)干涉的精密儀器，我們可以用它精密地測(cè)定光波波長(zhǎng)、微小長(zhǎng)度、光源的相干長(zhǎng)度等，也可測(cè)量測(cè)量氣體、液體的折射率。通過(guò)本次實(shí)驗(yàn)，我熟悉了邁克爾遜干涉儀的基本結(jié)構(gòu)，掌握簡(jiǎn)單的調(diào)整方法，并且了解了點(diǎn)光源非定域干涉條紋的形成與特點(diǎn)，學(xué)

18、習(xí)到了利用干涉條紋變化的特點(diǎn)測(cè)定光源波長(zhǎng)的方法。邁克爾遜干涉儀是精密的光學(xué)儀器，在實(shí)驗(yàn)中，我意識(shí)到了光學(xué)實(shí)驗(yàn)中粗調(diào)的重要性，因?yàn)閷?shí)驗(yàn)時(shí)間有限，粗調(diào)這一步往往做得不夠好，實(shí)驗(yàn)進(jìn)行過(guò)程中經(jīng)常出現(xiàn)問(wèn)題，需要重新調(diào)整儀器。初次調(diào)整至有干涉條紋圖樣時(shí)，屏上沒(méi)有完整的干涉圖樣，只是在邊緣處有部分彎曲條紋，在李老師的耐心指導(dǎo)下，我了解到這種情況是由于M1，M2不嚴(yán)格平行導(dǎo)致的，需要細(xì)調(diào)兩鏡背后螺絲，再調(diào)節(jié)拉簧使正圓形干涉條紋出現(xiàn)在屏幕正中央。在給老師看現(xiàn)象時(shí)，發(fā)現(xiàn)干涉條紋過(guò)于密集，這是由于M1鏡與G1板距離不合適導(dǎo)致空氣層的d值過(guò)大造成的，需要用過(guò)調(diào)節(jié)粗調(diào)手輪改變空氣層的d值來(lái)改變。調(diào)節(jié)好之后數(shù)干涉條紋的時(shí)

19、候由于眼睛疲勞在四百多以后把條紋數(shù)數(shù)亂了，在調(diào)整回初始狀態(tài)之后重新開始計(jì)數(shù)，這次，我嚴(yán)格按照老師的要求，按照一定頻率計(jì)數(shù)，且當(dāng)量條紋邊緣與屏幕方格邊長(zhǎng)重合時(shí)記一次數(shù)，最終完成了數(shù)一千個(gè)條紋的艱巨任務(wù)。因?yàn)槲业膶?shí)驗(yàn)臺(tái)是單桌，晃動(dòng)及其他因素對(duì)實(shí)驗(yàn)計(jì)數(shù)的影響沒(méi)有很大，沒(méi)有遇到對(duì)面同學(xué)一個(gè)噴嚏條紋吞吐了幾圈的現(xiàn)象。邁克爾遜干涉儀實(shí)驗(yàn)的完成需要細(xì)心和耐心，而且要有嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膽B(tài)度。牛頓環(huán)干涉實(shí)驗(yàn)中要注意消除空程，記錄數(shù)據(jù)按照一定的方向，也需要認(rèn)真仔細(xì)，這次光學(xué)實(shí)驗(yàn)讓我受益匪淺，希望以后可以對(duì)其進(jìn)行更深入的了解。實(shí)驗(yàn)誤差分析邁克爾遜干涉實(shí)驗(yàn)中需要讀取數(shù)據(jù)，需要調(diào)節(jié)的地方很多。所以很多地方都會(huì)影響到實(shí)驗(yàn)的精度。其

20、中包括測(cè)量?jī)x器本身的局限性，測(cè)量方法的局限性，實(shí)驗(yàn)條件難以嚴(yán)格保證等。實(shí)驗(yàn)人員操作水平的限制以及主觀因素的影響等。這也是我們進(jìn)行誤差分析的原因。在邁克爾遜干涉實(shí)驗(yàn)中影響系統(tǒng)測(cè)量精度的主要誤差來(lái)源包括干涉條紋的過(guò)細(xì)導(dǎo)致在讀數(shù)過(guò)程中加入多條條紋的寬度而產(chǎn)生的誤差, 讀數(shù)的誤差和移動(dòng)條紋過(guò)程引入誤差,以及兩個(gè)反射鏡不嚴(yán)格垂直引入誤差。同時(shí)，在調(diào)試邁克爾遜干涉現(xiàn)象時(shí)，一點(diǎn)微小的擾動(dòng)都會(huì)對(duì)現(xiàn)象產(chǎn)生比較大的影響，甚至包括咳嗽帶來(lái)的震動(dòng)。所以在這時(shí)也會(huì)有誤差產(chǎn)生。( 1)干涉條紋過(guò)細(xì), 直接影響讀數(shù)的精確性主要原因是由于邁克爾遜干涉儀中, 兩個(gè)平面鏡間形成的空氣薄膜厚度d過(guò)大, 形成的干涉條紋過(guò)密。因此,

21、應(yīng)調(diào)節(jié)粗調(diào)大手輪使條紋間距離適當(dāng)靠近, 這樣就容易計(jì)條紋變化時(shí)的個(gè)數(shù)。( 2)讀數(shù)的誤差和移動(dòng)條紋過(guò)程誤差邁克爾遜干涉儀中讀數(shù)由三部分組成:1. 標(biāo)尺讀數(shù);2. 粗調(diào)大手輪讀數(shù), 由窗口刻度讀出;3. 細(xì)調(diào)鼓輪讀數(shù), 由細(xì)調(diào)鼓輪旁刻度讀出, 需要估讀一位。每次正式讀初始位置數(shù)前, 儀器刻度要較準(zhǔn)零點(diǎn), 以及保證粗調(diào)大手輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)細(xì)調(diào)鼓輪不應(yīng)相應(yīng)轉(zhuǎn)動(dòng)。移動(dòng)條紋過(guò)程中應(yīng)保證細(xì)調(diào)手輪的單向調(diào)節(jié), 中途細(xì)調(diào)鼓輪不能反轉(zhuǎn), 避免回程誤差。( 3)兩個(gè)反射鏡不嚴(yán)格垂直引入誤差干涉條紋的正確判斷關(guān)系到實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的精確度, 嚴(yán)格的等傾干涉要求移動(dòng)反射鏡鏡面M1 和虛反射鏡鏡面M2 c嚴(yán)格平行; 當(dāng)不是平行的時(shí)候,

22、 形成的干涉條紋就不是等傾干涉, 而是等厚干涉, 而且不是同心圓環(huán)。當(dāng)不是等傾干涉條紋的時(shí)候, 運(yùn)用以上公式計(jì)算的時(shí)候就會(huì)對(duì)波長(zhǎng)產(chǎn)生誤差。牛頓環(huán)干涉在牛頓環(huán)干涉實(shí)驗(yàn)中，不同的數(shù)據(jù)采集方法對(duì)測(cè)量結(jié)果有一定影響；另外十字叉絲不能對(duì)準(zhǔn)暗環(huán)中心，會(huì)引起對(duì)準(zhǔn)誤差。牛頓環(huán)裝置上的三個(gè)調(diào)節(jié)螺絲擰得過(guò)緊，從而使透鏡發(fā)生形變（從牛頓環(huán)中心干涉斑的大小可看出），使測(cè)量結(jié)果產(chǎn)生較大誤差。還有關(guān)于調(diào)節(jié)讀數(shù)顯微鏡“十字叉絲豎線與顯微鏡筒的移動(dòng)方向垂直很難把握，沒(méi)有判斷的依據(jù)，僅憑自我感覺(jué)來(lái)調(diào)節(jié)，從而有的偏離”垂直“較遠(yuǎn)而給實(shí)驗(yàn)結(jié)果帶來(lái)較大系統(tǒng)誤差。 對(duì)于讀數(shù)顯微鏡“十字叉絲豎線與顯微鏡筒的移動(dòng)方向垂直”調(diào)節(jié)的問(wèn)題，如圖

23、所示，由于叉絲豎線與顯微鏡筒移動(dòng)方向的不垂直，是的牛頓環(huán)干涉環(huán)任意暗環(huán)k的直徑D的實(shí)際測(cè)量值為L(zhǎng)，其關(guān)系式為D=Lsin 即L=D/sin ，因此有R=(Dk+m2 Dk2 )/4msin2 。 由于sin21，所以測(cè)量值R偏大，是實(shí)際值的1/sin2倍。實(shí)驗(yàn)改進(jìn)方案調(diào)整1.邁克爾遜干涉在做邁克爾遜干涉實(shí)驗(yàn)時(shí)，有很多干擾的因素。比如毛玻璃那部分的調(diào)節(jié)不好把握，我覺(jué)得可以在毛玻璃上加上參照物，比如劃線，貼標(biāo)準(zhǔn)刻度等方式，來(lái)更快的調(diào)節(jié)并獲得實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。另外在測(cè)定圓環(huán)數(shù)目時(shí)，利用帶叉絲的望眼鏡代替人眼直接觀察，通過(guò)望遠(yuǎn)鏡觀察干涉圓環(huán)，視場(chǎng)會(huì)更加清晰，減少了外界光源的干擾。以叉絲為參照物時(shí)對(duì)準(zhǔn)圓環(huán)中心次

24、級(jí)的變化圓環(huán)計(jì)數(shù)，計(jì)數(shù)過(guò)程更加精確，提高了讀數(shù)精確度，減少了由于讀數(shù)不精確卻帶來(lái)的實(shí)驗(yàn)誤差。2.牛頓環(huán)干涉在調(diào)節(jié)時(shí)叉絲交點(diǎn)大約在干涉圓環(huán)的中心即可，然后利用叉絲焦點(diǎn)對(duì)準(zhǔn)待測(cè)干涉暗環(huán)，記下左右相應(yīng)的讀數(shù)值，從而求得干涉暗環(huán)的“直徑”，但此時(shí)求得的并非直徑D，而是弦長(zhǎng)L，但其結(jié)果不會(huì)給透鏡曲率半徑的測(cè)量引入誤差。原理如下：如圖3所示，k級(jí)暗環(huán)的直徑Dk與弦長(zhǎng)Lk有如下關(guān)系：（Dk/2）2=(Lk/2)2+b2,即lk2=Dk2-4b2.其中b為測(cè)量弦到牛頓環(huán)中心的距離，對(duì)每次調(diào)節(jié)好的裝置為一定值，因此有：Dk+m2-Dk2=Lk+m2-Lk2所以有：R=(Lk+m2-Lk2)/4m。由此式可得出，

25、利用弦長(zhǎng)L代替直徑D計(jì)算透鏡曲率半徑R，不會(huì)產(chǎn)生系統(tǒng)誤差，并且順利的解決了讀數(shù)顯微鏡“十字叉絲豎線與顯微鏡筒的移動(dòng)方向垂直”無(wú)法判準(zhǔn)而給透鏡曲率半徑的計(jì)算結(jié)果引進(jìn)系統(tǒng)誤差的問(wèn)題。操作方法：（1）調(diào)節(jié)牛頓環(huán)裝置上的三個(gè)螺絲；螺絲不能擰得過(guò)緊（或過(guò)松），通過(guò)觀察，調(diào)到中心干涉斑為最小且又不至于松動(dòng)為好，從而使透鏡形變減至最小。（2）將牛頓環(huán)置于讀數(shù)顯微鏡的載物臺(tái)上，調(diào)節(jié)好鈉光光源。（3）調(diào)節(jié)讀數(shù)顯微鏡的目鏡，使分劃板十字叉絲最清晰，然后調(diào)節(jié)顯微鏡筒，找到清晰的干涉圓環(huán)。移動(dòng)牛頓環(huán)裝置，使叉絲焦點(diǎn)大致對(duì)準(zhǔn)干涉環(huán)中心，并調(diào)整光源使整個(gè)視場(chǎng)中的干涉條紋清晰可見(jiàn)。（4）向左移動(dòng)顯微鏡筒，使叉絲交點(diǎn)由中心向右移到待測(cè)最大級(jí)干涉暗環(huán)的較外層，再反轉(zhuǎn)一直向右緩慢移動(dòng)顯微鏡筒，使叉絲交點(diǎn)依次對(duì)準(zhǔn)各待測(cè)干涉暗環(huán)條紋中心。記下對(duì)應(yīng)的左右讀數(shù)Lk左和Lk右（5）計(jì)算出Lk=Lk左-Lk右，再算出透鏡曲率半徑R參考文獻(xiàn)1、 李朝榮，徐平，唐芳，王慕冰.基礎(chǔ)物理實(shí)驗(yàn)（修訂版）M.北京：北京航空航天大學(xué)出版社，20102、 肖文波 利用邁克爾遜干涉儀測(cè)量激光波長(zhǎng)的誤差分析.M.實(shí)驗(yàn)室科學(xué)，2010.103、 左安友，翁祝林，李興鰲湖北民族學(xué)院學(xué)報(bào)M.2006 20