实验8迈克尔逊干涉仪的调整与使用
1. 迈克尔逊干涉形成条纹的条件、条纹的特点、条纹出现的位置和测量波长的公式。比较
等倾干涉条纹和牛顿环（等厚干涉）异同。
答：等倾干涉条纹的产生通常需要面光源，且M1、M2’应严格平行；等厚干涉条纹的形成则需要M1、M2’不再平行，而是有微小夹角，且二者之间所加的空气膜较薄。 等倾干涉为圆条纹，等厚干涉为直条纹。
二者虽然都是圆条纹，但牛顿环属于等厚干涉的结果，并且等倾干涉条纹中心级次高，而牛顿环则是边缘的干涉级次高，所以当增大（或减小）空气层厚度时，等倾干涉条纹会向外涌出（或向中心缩进），而牛顿环则会向中心缩进（或向外涌出）。
2. 怎样准确读出可动反射镜M1的位置？
该读数由三部分组成：①标尺读数，只读出整毫米数即可，不需估读；②粗调大手轮读数，直接由窗口读出毫米的百分位，也不需估读；③微动鼓轮读数，由微动鼓轮旁刻度读出，需要估读一位，把读数（格数）乘10-4即毫米数。M1位置读数为上三读数之和。 3. 迈克尔逊干涉仪中的补偿板、分光板各起什么作用？用钠光或激光做光源时，没有补偿板P2能否产生干涉条纹？用白光做光源呢？ 提示：
（1） P1、P2作用，看P.73实验原理部分；分光板是后表面镀有半反射银膜的玻璃板，激光入射后经半反射膜能分解为两束强度近似相等光线。
补偿板是折射率和厚度与分光板完全相同的玻璃板，使分光板分解的两束光再次相遇时在玻璃板中通过相同的光程，这样两光束的光程差就和在玻璃中的光程无关了。 （2）从光的单色性和相干性（相干长度）好坏考虑。Na光和He—Ne激光单色性好，相干长度较大，没有补偿板P2，移动M1，加大M1和M2/间的距离仍能产生干涉，干涉条纹不会重叠，仍可观察。但白光单色性差，分出的两束光只有在δ≈0时，才能看到彩色干涉条纹，在δ稍大时，不同波长的干涉条纹会互相重叠，使光强趋于均匀，彩色干涉条纹会消失。 4． 在迈克尔逊干涉仪的一臂中，垂直插入折射率为1.45的透明薄膜，此时视场中观察到15个条纹移动，若所用照明光波长为500nm，求该薄膜的厚度。
提示：插入n1透明薄膜后，光程差改变了2d（n1-1），即Δδ=2d（n1-1），所以根据Δδ=Δkλ式和Δk=ΔN，可得
d??2??Nn1?1
把已知的有关量（λ=500nm，n1=1.45，ΔN=15）代入便可计算出d值。
实验16 用分光计研究光栅光谱
1． 光栅光谱和棱镜光谱有哪些不同之处?在上述两种光谱中，哪种颜色的光偏转最大? 提示：
光栅光谱——依据光栅衍射产生色散形成。同一级次K，λ↑→φ↑，所以可见光中的红光衍射角最大。
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棱镜光谱——根据不同的光在玻璃中的折射率不同而产生色散。λ↑→n↓→偏向角δ↓，故紫光偏转最大。
2． 如果在望远镜中观察到的谱线是倾斜的，应如何调整？ 提示：这是由于平行光管透光狭缝倾斜不竖直所致。
3． 如何测量光栅的衍射角？根据测量数据怎样计算谱线的衍射角和光栅常数？
如何测量光栅的衍射角：参阅教材??
光栅常数：参阅教材P.118-119。d?ld14?1绿????1绿 [??1绿???1绿???k?sin?，其中??14?1绿????1绿，[??1绿???1绿???R?kN?k。
4． 用白光照射光栅时，形成什么样的光谱？
答：白光是复色光，不同波长的光经牛顿环装置各自发生干涉时，同级次的干涉条纹的半径
不同，在重叠区域某些波长的光干涉相消，某些波长的光干涉相长，所以牛顿环将变成彩色的。
提示：白光是波长分布连续的复色光，可从光栅方程衍射角与波长关系来分析。 （除0级谱线为白光亮线外，各级是从紫光到红光排列的连续彩色光谱）
5.如果平行光并非垂直入射光栅片，而是斜入射，衍射图样会有何变化？
提示：这时光栅方程变为d(sin??sin?)?k?（?为入射角），显然衍射图样的0级亮线两边谱线位置分布不对称（±K级谱线的衍射角不相等）。我们实验要求??绿与??绿不超过几分（如3?）就是为了保证由平行光非垂直入射光栅片引起的误差足够小。
6. 如何测量和判断平行光是否垂直入射光栅面？
答： ①光栅正或反面反射回的小绿十字像均与黑叉丝上交点重合；②零级亮纹与黑叉丝竖直线重合且被园心O上下等分时（如图 4）光栅平面已与入射光垂直。
因为由条件②知平行光管光轴已与望远镜光轴在一条直线上，由条件①知望远镜已垂直于光栅平面， 所以得出结论光栅平面已与入射光方向垂直。
7．实验中当狭缝太宽或太窄时将会出现什么现象？为什么？
提示：狭缝太宽则分辨本领下降，如两条黄光线分辨不清（因为狭缝太宽，造成谱线过宽而重叠）；太窄，透光量太少，光线亮度太弱，视场太暗不利于测量。
8．当用波长为589.3nm的钠黄光垂直照射到每毫米具有500条刻痕的平面透射光栅上时，最多能观察到第几级谱线？
由(a+b)sinφ=kλ 得 k={(a+b)/λ}sinφ
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∵φ最大为90 所以 sinφ=1
又∵a+b=1/500mm=2*10-6m, λ=589.0nm=589.0*10-9m ∴k=2*10-6/589.0*10-9=3.4 最多只能看到三级光谱.
实验17 等厚干涉实验
1. 牛顿环形成的条件、条纹的特点、条纹出现的位置和测量波长的公式。比较等倾干涉条
纹和牛顿环（等厚干涉）异同。比较牛顿环和劈尖的干涉条纹的异同点. 2. 何谓等厚干涉？ 如何应用光的等厚干涉测量平凸透镜的曲率半径？（掌握求曲率半径的
数据处理方法） 等厚干涉：薄膜干涉中，若相互干涉的两束光的光程差仅随薄膜的厚度而变，这种薄膜干涉就叫等厚干涉（如牛顿环装置形成的空气薄膜干涉和劈尖薄膜干涉就属于等厚干涉）
3.用读数显微镜测量出来的牛顿环直径是真实大小的牛顿环直径吗？如何调节使视场变清晰？
提示：干涉条纹和镜筒（黑十字叉丝）移动的距离都放大同样的倍数。
4．从牛顿环装置的下方透射上来的光，能否形成干涉条纹？如果能的话，它和反射光形成的干涉条纹有何不同？
提示：画出光路分析。
牛顿环下方透射出来的光，也能产生干涉条纹。但由于透射
光没有半波损失（薄膜上下表面两次反射都有半波损失，结果抵消了），中心点的光程差δ=2d=λ，所以形成的干涉条纹是中心为亮斑的明暗相间的同心圆环，与反射光干涉条纹明暗互补（反射光干涉的量相干光的光程差??2d??2，中心d=0处，???2满足暗条纹条件；而透射光干涉的量相干光的光陈差??2d??），中心d=0处，???满足明条纹条件）。 5.假如在测量过程中，叉丝中心未与牛顿环中心重合，测得的是弦而不是直径，则对R的结果有无影响？为什么？
dm 2 从右图A看能否证明（dm?dn?Dm?Dn222）
m n dn rn rh 从右图，可有
2222mm???R?h??h??? rm ① m????22?????d?2?D?2Dn Dm 图A
2n?同样有 rn2?????h ② ?2??D?21①-②得 4?d?2m2?dn?22?14?D22m?Dn22??dm?dn?Dm?Dn???
表明，若测得的是弦，而不是直径，则对R计算无影响。
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6. 为什么采用测量干涉圆环直径来求得牛顿环装置的曲率半径R?Dm?Dn224?m?n??，而不直接
测量干涉环的半径，由rk2?kR?条件得到曲率半径R.，请说明具体的原因。
R?rm?rn22 提示：a)用公式
?(m?n)代替公式r?kR?来测量，可以消除牛顿环装
置因变形或尘埃而产生的误差；同时还可以消除k的起点确定误差
R?dm?dn22b)用直径测量代替不易测准的半径测量，即
4?(m?n).
7．如果待测透镜是平凹透镜，观察到的干涉条纹将是怎样的？
提示：画出光路图分析。仿照教材对待测为平凸透镜的推导方法来讨论分析
??2nd??2?2d??2 （1）
仍形成以平凹透镜的顶点为圆心的明暗相间的同心圆环，但边缘处δ=2nd+λ/2=λ/2（d=0，n=1）为0级暗纹；中心处，当δ=（2k+1）λ/2时，为暗纹，当δ=kλ时，为亮纹，否则其明暗程度介于明纹最亮和暗纹最暗之间。 也可推出
Dm?DnR??4(m?n)R?22
r r d H 与本实验的测量公式仅差一符号，这是由于外环级次比内环级次小所致。
8观察牛顿环时将会发现，牛顿环中心不是一点，而是一个不甚清晰的暗或亮的圆斑，为什么？对透镜曲率半径R的测量有无影响? 为什么？
答：按理论计算,牛顿环中心应是一个暗点.实际上由于接触压力引起玻璃变形,使得牛顿环中心变成一个暗斑,如果在两玻璃之间存在灰尘,中心有可能是亮斑,从而引起附加光程差,这些都会给测量带来较大的系统误差.这些系统误差可以通过取距中心较远的,比较清晰的两个暗环的半径的平方差来消除
9. 牛顿环的干涉条纹各环间的间距是否相等? 为什么? 答：间距不相等,波长越长的光,干涉条纹间距越宽
实验22 光速测量
1． 能否对光的频率进行绝对测量，为什么？
不能。
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