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逐差法和Origin软件在迈克尔逊干涉仪测激光波长实验数据处理中的应用

2021-11-25韩太坤祁玲敏

大学物理实验 2021年5期
关键词:数据处理实验

韩太坤,祁玲敏

(广东石油化工学院 理学院,广东 茂名 525000)

实验数据处理是大学物理实验中的一个非常重要的环节,传统的处理实验数据方法一般需要手工计算,往往计算量较大且过程烦琐。学生在面对枯燥繁多的数据处理过程会容易失去学习的兴趣,所以一些简单、便捷的计算机软件受到很多教师的广泛关注。Origin软件是一款功能齐全、简单易学的数据分析绘图软件,已在大学物理实验处理中得到广泛的应用[1-5]。用Origin软件对实验数据进行了处理,计算过程和绘图完全由计算机完成,可以有效避免人为因素所造成的误差,方便快捷,并且与逐差法处理数据的结果非常吻合。

1 实验原理

Δ=2dcosθ

(1)

图1 迈克尔逊干涉仪的光路图

根据光的波动理论,光的干涉相长的条件可知,对于第k级亮纹需满足下式:

Δ=2dcosθ=kλ(k=0,1,2…)

(2)

由于在同心圆圆心处θ=0,所以有

Δ=2d=kλ

(3)

当移动可动反射镜M1使间隔d增大时,圆心处的干涉级次会增加,就可以观察到中心条纹会向外“冒”出;相反,当d减小时,中心条纹将向内“缩”进去。从(3)式可知,每当“冒出”或“缩进”一个条纹时,两束光的光程差就跟着改变λ,如果变化Δn个条纹时,光程差相应的改变Δn·λ,M1移动距离Δd时,光程差变化为2Δd,因此有:

2Δd=Δn·λ

(4)

由(4)式可得,

λ=2Δd/Δn

(5)

从(5)式可以看出,如果测出M1移动的距离Δd,读出与之相应的“冒”出或“缩”进去的圆环的个数Δn,就可以算出激光的波长λ。

2 数据处理

2.1 测量结果

调节迈克尔逊干涉仪,使其在观察屏上能看到明显的等倾干涉圆环。慢慢转动微动手轮,当干涉圆……

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