迈克尔孙干涉仪7
迈克尔孙干涉仪实验报告
迈克尔孙干涉仪实验报告
迈克尔孙干涉仪是一种典型的干涉仪器，利用干涉现象来测量光波的波长、频
率等参数。
在本次实验中，我们将对迈克尔孙干涉仪的原理、实验步骤以及实验结果进行详细的介绍和分析。
首先，我们来介绍一下迈克尔孙干涉仪的原理。
迈克尔孙干涉仪是由两个玻璃
片组成的，其中一片为平面玻璃片，另一片为倾斜一定角度的薄膜玻璃片。
当平行入射的光线通过这两个玻璃片时，会发生干涉现象，形成一系列明暗条纹。
这些条纹的间距与入射光的波长和薄膜的折射率有关，因此可以利用这些条纹来测量光波的参数。
接下来，我们将介绍实验步骤。
首先，我们需要将迈克尔孙干涉仪放置在稳定
的光学台上，并调整好光源和接收屏的位置。
然后，我们需要调节干涉仪的倾斜角度，使得观察到清晰的干涉条纹。
接着，我们可以通过移动接收屏来改变干涉条纹的位置，从而测量出条纹的间距。
最后，我们可以根据这些数据计算出光波的波长、频率等参数。
最后，我们将介绍实验结果。
通过实验测量和计算，我们得到了入射光的波长
为λ=632.8nm，薄膜的折射率为n=1.45。
这些结果与理论值基本吻合，验证了迈
克尔孙干涉仪的测量精度和可靠性。
综上所述，迈克尔孙干涉仪是一种非常重要的光学仪器，可以用来测量光波的
参数，具有广泛的应用价值。
通过本次实验，我们对迈克尔孙干涉仪的原理和实验方法有了更深入的了解，也验证了其测量精度和可靠性。
希望通过这次实验，能够对大家有所帮助。
迈克尔逊干涉仪用途
迈克尔逊干涉仪用途迈克尔逊干涉仪是一种光学仪器，用于测量干涉现象以及测量光速、介质折射率等光学参数。
它由美国物理学家阿尔伯特·迈克尔逊于1881年发明，是一种基于干涉现象的实验装置。
迈克尔逊干涉仪主要由光源、反射镜、半透镜、反射镜等光学元件组成。
迈克尔逊干涉仪的主要用途是测量光速。
根据迈克尔逊干涉仪的原理，当具有一定相位差的两束光经过半透镜射到分束器上后，会被分成两束互相垂直并发生干涉的光束。
如果其中一束光经过微小的长度差，例如由于地球的自转导致测量方向的光程差发生变化，就会导致干涉环的移动。
通过观察干涉环的移动情况，可以计算出由于光速变化引起的干涉环的移动量，并进而计算出光速的值。
迈克尔逊干涉仪还可以用于测量介质的折射率。
在测量过程中，可以将待测介质放置在其中一条光束的路径上。
根据杨氏双缝干涉的原理，通过观察干涉环的移动情况，可以推导出介质的折射率。
此外，迈克尔逊干涉仪还可以应用于光学元件的质量检验和表面形貌的测量。
通过观察干涉图案的变化，可以分析光学元件的表面形貌和光学性能。
例如，在制造反射镜时，可以使用迈克尔逊干涉仪检测反射镜的表面平整度和波前畸变，从而保证反射镜在光学系统中的性能。
此外，迈克尔逊干涉仪还广泛应用于科学研究领域。
例如，迈克尔逊干涉仪可以用于测量微小物体的长度、密度等物理参数，也可以用于测量光学元件的厚度和介质的分布情况。
迈克尔逊干涉仪还可以用于研究光的相干性和干涉现象，以及进行光学实验和教学。
值得一提的是，迈克尔逊干涉仪在20世纪初被用于测量爆炸引起的空气震荡的波长和频率，以及测量大气密度和声速的变化。
这些测量对于了解爆炸物的特性和爆炸波在大气中的传播具有重要意义。
综上所述，迈克尔逊干涉仪主要用于测量光速、介质折射率和光学元件的质量检验，也被广泛应用于科学研究、教学和光学实验等领域。
它的应用范围十分广泛，对于研究光学现象和测量光学参数具有重要的意义。
实验七、迈克尔逊干涉仪的调整与使用
迈克耳逊（ Albert Abrham Michelson ,1852 -1931），著名
的实验物理学家，他一生研制 了不少精密仪器，进行了许多 有成效的实验。他设计了至今 仍应用广泛的迈克尔逊干涉仪， 当时用来测定地球相对于以太 的运动，迈克尔逊—莫雷实验 为相对论的建立提供了实验依 据。由于他的杰出成就，荣获 1907年度的诺贝尔物理学奖。
区分镜面间距(d)、光程差(2d)和光程差的变 化(2△d)三个概念，弄清楚它们之间的关系。
思考题
１、在调等倾干涉条纹时，为什么条纹有一 个由直变圆的渐变过程？
２、用迈克尔逊干涉仪观察的等倾干涉条纹 与牛顿环的干涉条纹有何不同？
３、如何用迈克尔逊干涉仪测定通明物体的 折射率？
实验七、迈克尔逊干 涉仪的调整与使用
迈克尔逊干涉仪是对近代物理学和现
代测量技术具有重要影响的光学仪器，掌 握它的调整与使用方法有着重要意义。
主要内容
【实验介绍】 【实验目的】 【实验仪器】 【实验原理】 【实验内容】 【实验中需注意的问题】
【实验介绍】
迈克尔逊干涉仪是一种利用分割光 波振幅的方法实现干涉的精密光学 仪器。其调整和使用具有典型性。
当调节M1使M1与M2相互精确地垂直，在屏幕上可
观察到圆形的等倾干涉条纹，即两镜之间为薄膜干 涉。
等
倾
干
涉 条 纹
M2
M 1'
与 M 2
M2
M1'
M1' 重 合
M2
M2
M 1'
M 1'
迈克耳孙干涉仪光路图
M1
M
迈克尔孙干涉仪实验报告
迈克尔孙干涉仪实验报告迈克尔孙干涉仪实验报告引言：光学是一门研究光的传播和性质的学科，而干涉是光学中的重要现象之一。
迈克尔孙干涉仪是一种经典的干涉仪器，它能够用来观察光的干涉现象，并通过干涉条纹的变化来分析光的性质。
本实验旨在通过迈克尔孙干涉仪的搭建和实验操作，探究干涉现象的基本原理，并对光的干涉现象进行观察和分析。
一、实验器材和原理1. 实验器材：迈克尔孙干涉仪、激光器、半反射镜、平板玻璃、光屏、光源、调节器等。
2. 实验原理：迈克尔孙干涉仪利用光的干涉现象，通过将光分成两束，使其经过不同的光程差后再次叠加，从而观察到干涉条纹。
其中，光程差是指光线在两个路径上行进的距离差。
二、实验步骤1. 搭建迈克尔孙干涉仪：将激光器置于一侧，使其发出的激光经过半反射镜分成两束，一束经过平板玻璃，另一束直接照射到光屏上。
通过调节器调整光程差，使两束光线再次叠加于光屏上。
2. 观察干涉条纹：调整迈克尔孙干涉仪，使两束光线的光程差逐渐增加或减小，观察光屏上的干涉条纹的变化。
可以通过调整平板玻璃的位置或倾斜角度来改变光程差。
3. 分析干涉条纹：根据观察到的干涉条纹，可以得出干涉现象的一些特点。
例如，干涉条纹的间距与光的波长有关，间距越小代表光的波长越短；干涉条纹的形状也可以反映出光的相位差等信息。
三、实验结果和讨论在实验中，我们观察到了明暗相间的干涉条纹，这些条纹呈现出一定的规律性。
通过调整光程差，我们发现干涉条纹的间距随着光程差的变化而变化，这与光的波长有关。
当光程差为波长的整数倍时，干涉条纹明亮；当光程差为波长的半整数倍时，干涉条纹暗淡。
此外，我们还观察到干涉条纹的形状会随着光程差的改变而变化。
当光程差为零时，干涉条纹呈现出等距离的直线状；当光程差逐渐增大时，干涉条纹会呈现出弯曲的形状。
这些现象可以通过迈克尔孙干涉仪的原理进行解释。
实验中还可以通过调整平板玻璃的位置或倾斜角度来改变光程差，从而观察到不同的干涉条纹。
迈克尔逊干涉仪误差分析
迈克尔逊干涉仪误差分析1. 引言迈克尔逊干涉仪是一种常用于测量光程差的仪器，在各种光学实验和精密测量中广泛应用。
然而，由于各种原因，干涉仪的测量结果可能会受到误差的影响。
了解和分析这些误差对于准确测量和理解干涉现象至关重要。
2. 波长误差迈克尔逊干涉仪基于光的干涉现象，而光的波长是干涉仪测量的重要参数之一。
如果波长误差较大，将导致测量结果的不准确性。
波长误差可能来自于光源的波长不精确、干涉物镜的折射率误差等因素。
因此，在使用干涉仪进行测量之前，必须对光源和干涉物镜的波长进行精确校准。
3. 角度误差迈克尔逊干涉仪中的平台、反射镜等部件的角度误差会导致干涉现象的变化。
这些角度误差可能来自于仪器制造过程中的加工精度问题，或者在使用过程中由于机械振动等外部因素导致。
角度误差将引起光束的偏转，进而影响干涉图样的清晰度和位置。
因此，在使用干涉仪进行测量时，必须对仪器的角度进行精密校准和调整。
4. 环境误差迈克尔逊干涉仪对环境条件非常敏感。
例如，温度的变化会导致光路长度的改变，从而影响干涉现象的测量结果。
此外，空气中的振动、湿度等因素也会对干涉仪的测量结果产生影响。
为了减小环境误差的影响，需要在实验室中提供稳定的温度和湿度环境，并使用隔音装置来减小振动干扰。
5. 光学元件误差迈克尔逊干涉仪中使用的光学元件如分光镜、反射镜等都有一定的制造误差。
这些误差会导致光束的不均匀分布和偏移，从而影响干涉图样的形状和位置。
为了降低光学元件误差对测量结果的影响，需要选择质量优良的光学元件，并进行严格的质量控制。
6. 其他误差除了以上几种常见的误差来源外，还有一些其他因素可能对迈克尔逊干涉仪的测量结果产生影响。
例如，光源的强度波动、光电探测器的灵敏度误差等都可能导致测量结果的偏差。
在实际测量过程中，需要注意并排除这些潜在误差源的影响。
7. 误差分析与优化对迈克尔逊干涉仪的误差进行分析和优化是实现准确测量和高精度实验的关键。
通过定量分析不同误差源的影响，可以制定相应的措施来降低误差。
实验7 迈克尔逊干涉仪的调整与使用
实验7 迈克尔逊干涉仪的调整与使用迈克尔逊干涉仪是一种分振幅的双光束干涉测量仪器，是美国科学家迈克尔逊（A.A.Michelson）于1881年设计制造的一种精密干涉测量仪器，可用于测量光波波长、折射率、物体的厚度及微小长度变化等，其精度可与光的波长比拟。
迈克尔逊干涉仪在历史发展史上起了很大的作用，迈克尔逊及其合作者曾用此仪器做了“以太漂移”实验、用光波波长标定米尺长度、推断光谱精细结构三项著名实验，第一项实验解决了当时关于“以太”的争论，为爱因斯坦建立狭义相对论奠定了基础，第二项实现了长度单位的标准化（用镉红光作为光源标定标准米尺长度，建立了以光波为基准的绝对长度标准），第三项工作研究了光源干涉条纹可见度随光程差变化的规律，并以此推断光谱。
迈克尔逊和莫雷因在这方面的杰出成就获得了1907年诺贝尔物理学奖。
迈克尔逊干涉仪结构简单、光路直观、精度高，其调整和使用具有典型性，根据迈克尔逊干涉仪基本原理发展的精密干涉测量仪器已经广泛应用于生产和科研领域。
因此，了解它的基本结构，掌握其使用方法很有必要。
实验目的1、了解迈克尔逊干涉仪的结构及工作原理，掌握其调试方法。
2、学会观察非定域干涉、等倾干涉、等厚干涉及白光干涉条纹。
3、学会用迈克尔逊干涉仪测量激光波长及钠光双线波长差。
实验原理1、迈克尔逊干涉仪的结构及工作原理图1 迈克尔逊干涉仪结构图2 迈克尔逊干涉仪光路迈干仪由分光镜1G 、补偿板2G 、两反射镜1M 、2M 和观察屏E 组成，分光镜的后表面镀有半透半反射膜，将入射光分成两束，一束透射光1，一束反射光2，这两束光分别被1M 、2M 反射后，经半透半反射膜的反射和透射在观察屏上相遇，由于这两束光是相干光，在屏上干涉产生干涉条纹，其光路如上图所示。
‘2M 是2M 被分光镜反射所成的像，光束1和光束2之间的干涉等效于1M 、‘2M 之间空气膜产生的干涉。
补偿板是一个与分光镜平行放置且材料、厚度完全相同的玻璃板，其作用是补偿两束光使得两束光在玻璃中的光程相等。
迈克尔孙干涉仪【可编辑】
3.1.1 迈克尔孙干涉仪（本文内容选自高等教育出版社《大学物理实验》）1881年美国物理学家迈克尔孙（A.A.Michelson）为测量光速，依据分振幅产生双光束实现干涉的原理精心设计了这种干涉测量装置。
迈克尔孙和莫雷（Morey）用此一起完成了在相对论研究中有重要意义的“以太”漂移实验。
迈克尔孙干涉仪设计精巧、应用广泛，许多现代干涉仪都是由它衍生发展出来的。
本实验的目的是了解迈克尔孙干涉仪的原理、结构和调节方法，观察非定域干涉条纹，测量氦氖激光的波长，并增强对条纹可见度和时间相干性的认识。
实验原理1．迈克尔孙干涉仪的结构和原理迈克尔孙干涉仪的原理图如图3.1.1-1所示，A和B为材料、厚度完全相同的平行板，A的一面镀上半反射膜，M1、M2为平面反射镜，M2是固定的，M1和精密丝杆相连，使其可前后移动，最小读数为10-4mm，可估计到10-5mm，M1和M2后各有几个小螺丝可调节其方位。
光源S发出的光射向A板而分成（1）、（2）两束光，这两束光又经M1和M2反射，分别通过A的两表面射向观察处O，相遇而发生干涉，B作为补偿板的作用是使（1）、（2）两束光的光程差仅由M1、M2与A板的距离决定。
由此可见，这种装置使相干的两束光在相遇之前走过的路程相当长，而且其路径是互相垂直的，分的很开，这正是它的主要优点之一。
从O处向A处观察，除看到M1镜外，还可通过A的半反射膜看到M2的虚像M’2，M1与M2镜所引起的干涉，显然与M1、M’2引起的干涉等效，M1和M’2形成了空气“薄膜”，因M’2不是实物，故可方便地改变薄膜的厚度（即M1和M’2的距离），甚至可以使M1和M’2重叠和相交，在某一镜面前还可根据需要放置其他被研究的物体，这些都为其广泛的应用提供了方便。
2．点光源产生的非定域干涉一个点光源S发出的光束经干涉仪的等效薄膜表面M1和M’2反射后，相当于由两个虚光源S1、S 2发出的相干光束（图3.1.1-2）。
第7讲 迈克尔逊干涉仪
M
1
1
1
M 1
M 1
M2
M2
M2
第7讲 迈克尔逊干涉仪
波动光学
三、迈氏干涉仪的应用
➢可用以观察各种干涉现象及其条纹的变动 ➢可用来对长度进行精密测量定义：
1米＝1650763.73倍86Kr的橙色线光波长， 86Kr的橙色线λ0=6057.802105Å
1米＝真空中光在1/299729458秒内通过的距离 ➢对光谱的精细结构进行精密的测量 ➢用于长度和折射率的测量。
一、干涉仪构造
第7讲 迈克尔逊干涉仪
波动光学
调节镜子背后的螺丝 使它能严格垂直与所 在光臂
第7讲 迈克尔逊干涉仪
二、原理及干涉条纹的观察
波动光学
M1
M 2 M1
G2 G1
第7讲 迈克尔逊干涉仪
波动光学
半透半反膜
补偿板
分光板
第7讲 迈克尔逊干涉仪
补偿镜G2的作用
M'1 M2
G1 G2
S
S
b1
b2 M1
M2
M2
M2
M 1
M 1
M 1
M
M
1
1
M2
M2
等厚条纹
d
测量微小位移
第7讲 迈克尔逊干涉仪
波动光学
M 1
M1与M2不垂直：
M2
M’1与M2有一定夹角 ， 形成劈
N
2
干涉条纹
第7讲 迈克尔逊干涉仪
若M2、M’1有小夹角 等厚条纹
d N
2
波动光学
M2
M2
M
M
第7讲 迈克尔逊干涉仪
波动光学
例题：在迈克耳孙干涉仪的两臂中，分别插入10.0cm长的玻璃 管，其中一个抽成真空，另一个则储有压强为 1.013 1 0 5 Pa 的空气,用以测量空气的折射率.。设所用光波波长为546 nm， 实验时，向真空玻璃管中逐渐充入空气至压强达到 1 . 0 1 3 1 0 5 Pa 为止。在此过程中 ，观察到107.2条干涉条纹的移动，试求空 气的折射率。
迈克尔逊干涉仪原理
迈克尔逊干涉仪原理迈克尔逊干涉仪是一种利用干涉现象来测量光波长、长度和折射率的仪器。
它由美国物理学家阿尔伯特·亨利·迈克尔逊于1881年发明。
迈克尔逊干涉仪的原理基于干涉现象，通过将光波分成两束，再将它们重新合并在一起，观察它们的干涉条纹，从而得到有关光的性质和传播的信息。
迈克尔逊干涉仪的基本原理是利用光的干涉现象来测量光的性质。
光波在空间中传播时，会遇到不同介质的折射、反射等现象，这些现象会导致光波相位的改变。
当两束光波重新相遇时，它们的相位差会引起干涉现象，形成明暗条纹。
通过观察这些条纹的变化，可以得到有关光波波长、长度和折射率等信息。
迈克尔逊干涉仪由一个光源、半透镜、分束镜、反射镜和接收屏等部件组成。
光源发出的光波经过半透镜后，被分成两束光，分别通过分束镜反射到两个反射镜上，然后再返回分束镜处重新合并。
当两束光重新相遇时，它们会产生干涉现象，形成明暗条纹在接收屏上。
通过调节反射镜的位置或改变光源的性质，可以观察到不同的干涉条纹，从而得到有关光的性质和传播的信息。
迈克尔逊干涉仪的原理在科学研究和工程应用中具有重要意义。
它可以用来测量光的波长、长度和折射率，也可以用来研究光的干涉、衍射现象，甚至可以应用于光学仪器的精密测量和校准。
迈克尔逊干涉仪的原理和应用广泛存在于物理学、光学、激光技术、天文学等领域。
总的来说，迈克尔逊干涉仪利用光波的干涉现象来测量光的性质和传播的信息。
它的原理简单而重要，在科学研究和工程应用中有着广泛的应用前景。
通过深入理解迈克尔逊干涉仪的原理和特点，我们可以更好地利用光的干涉现象，推动光学仪器的发展和应用。
迈克尔逊干涉仪实验
迈克尔逊干涉仪实验
一、简介
迈克尔逊干涉仪是一种常见的光学仪器，用于测量光的干涉现象。
它基于干涉
现象原理，利用光程差的变化引起干涉条纹的移动，从而实现光波的干涉测量。
二、实验目的
通过迈克尔逊干涉仪实验，探究光的干涉现象，理解干涉原理，学习干涉仪的
构造和使用方法，提高实验操作能力。
三、实验原理
1.干涉现象：光程差导致两束光发生相对相位差，进而产生干涉现象。
2.干涉条纹：当两束光相干干涉，光强相加或相消形成明暗交替的干
涉条纹。
3.迈克尔逊干涉仪：由分束镜、反射镜、反射板等组成，用于观察光
的干涉现象。
四、实验步骤
1.准备迈克尔逊干涉仪及光源。
2.调整分束镜和反射镜的角度，使两束光交汇。
3.观察干涉条纹，在平移反射镜的同时调整角度，观察条纹的变化。
4.记录实验现象，分析干涉条纹的规律。
五、实验数据
根据实验记录，绘制干涉条纹图，并分析干涉条纹的间距及明暗交替规律。
六、实验结果
通过迈克尔逊干涉仪实验，观察到了清晰的干涉条纹，验证了光的干涉现象。
实验数据显示，干涉条纹的间距与光程差有关，明暗交替规律符合干涉原理。
七、实验结论
迈克尔逊干涉仪实验有效地展示了光的干涉现象，加深了对干涉原理的理解。
实验结果符合理论预期，为光学实验教学提供了有力支持。
八、实验意义
通过迈克尔逊干涉仪实验，提高了学生对光的干涉现象的认识，培养了实验操作能力和数据分析能力，拓展了光学实验的应用范围。
以上为迈克尔逊干涉仪实验的相关内容，希望可以帮助更好地理解光的干涉现象。
迈克尔逊干涉仪实验报告
迈克尔逊干涉仪实验报告
实验目的：
通过迈克尔逊干涉仪实验，掌握干涉仪的原理和操作方法，观
察干涉条纹的产生及其规律，加深对干涉现象的理解。
实验仪器：
迈克尔逊干涉仪、激光器、准直器、分束镜、反射镜、平面镜、干涉滤色片等。
实验原理：
迈克尔逊干涉仪是一种利用干涉现象测量光波波长、长度和折
射率的仪器。
其原理是通过将光波分成两束，经过不同路径后再合
成一束光，观察其干涉条纹的变化来测量光波的性质。
实验步骤：
1. 将激光器和准直器对准迈克尔逊干涉仪的分束镜，使激光垂
直射入分束镜。
2. 调节分束镜和反射镜，使两束光线分别经过不同的路径后再合成一束光。
3. 观察干涉条纹的产生及其规律，可以通过调节反射镜的位置来改变干涉条纹的密度和位置。
4. 使用干涉滤色片，观察不同颜色光波的干涉现象。
实验结果：
通过实验观察，我们发现干涉条纹的间距与光波的波长有关，而干涉条纹的位置与光程差有关。
使用干涉滤色片可以观察到不同颜色光波的干涉现象，进一步验证了干涉仪的原理。
实验总结：
通过本次实验，我们深入理解了干涉仪的原理和操作方法，加深了对干涉现象的认识。
同时，实验中也发现了一些问题，例如光源的稳定性对实验结果的影响，需要进一步改进实验条件。
希望通
过今后的实验学习，能够更加深入地理解光学现象，为未来的科研工作打下坚实的基础。
迈克尔逊干涉仪的调节和使用_3
迈克尔逊干涉仪的调节和使用迈克尔逊干涉仪是一种典型的分振幅双光束干涉装置, 可以用来研究多种干涉现象, 并进行较精密的测量。
其在近代物理和近代计量技术中有着重要的应用, 如测量标准长度等。
从迈克尔逊干涉仪发展而成的各种干涉仪（如泰曼干涉仪）, 在制造精密光学仪器的工作中应用得相当广泛。
【实验目的】1．了解迈克尔逊干涉仪的构造, 并学会该仪器的调节与使用。
2．用迈克尔逊干涉仪测定钠光的波长。
【实验仪器】迈克尔逊干涉仪、钠灯及其电源、叉丝。
【实验原理】1．仪器构造简介实验室中最常用的迈克耳逊干涉仪, 其原理图和结构图如图1和图2所示。
M1和M2是在相互垂直的图1图2两臂上放置的两个平面反射镜, 其背面各有三个调节螺旋, 用来调节镜面的方位；M2是固定的, M1由精密丝杆控制, 可沿臂轴前后移动, 其移动距离由转盘读出。
仪器前方粗动手轮分度值为10-2mm, 右侧微动手轮的分度值为10-4mm, 可估读至10-5mm, 两个读数手轮属于蜗轮蜗杆传动系统。
在两臂轴相交处, 有一与两臂轴各成45º的平行平面玻璃板P1, 且在P1的第二平面上镀以半透（半反射）膜, 以便将入射光分成振幅近乎相等的反射光1和透射光2, 故P1板又称为分光板。
P2也是一平行平面玻璃板, 与P1平行放置, 厚度和折射率均与P1相同。
由于它补偿了1与2之间附加的光程差, 故称为补偿板。
从扩展光源S 射来的光, 到达分光板P1后被分成两部分。
反射光1在P1处反射后向着M1前进；透射光2透过P1后向着M2前进。
这两列光波分别在M1.M2上反射后沿着各自的入射方向返回, 最后都到达E 处。
既然这两列光波来自光源上同一点O, 因而是相干光, 在E 处的观察者能看到干涉图样。
由于从M2返回的光线在分光板P1的第二面上反射, 使M2在M1附近形成一平行于M1的虚像M ΄2, 因而光在迈克耳逊干涉仪中自M1和M2的反射, 相当于自M1和M ΄2的反射。
实验7迈克尔逊干涉仪的调整和使用
实验7 迈克尔逊干涉仪的调整和使用【实验目的】1. 了解迈克尔逊干涉仪的原理并掌握调节方法。
2. 观察等倾干涉，等厚干涉的条纹，并能区别定域干涉和非定域干涉。
3. 测定He-Ne 激光的波长。
【实验仪器】迈克耳逊干涉仪、多光束激光器、叉丝、毛玻璃屏【预习要求】1. 叙述非定域干涉和定域干涉特点及观察方法2.制定观察和测量步骤【研究内容与方法】1. 观察非定域干涉条纹并测量光波波长(1)非定域干涉条纹的调节：为了获得肉眼直接可观察得到的干涉条纹，要求两束相干光的传播方向夹角必须很小，几乎是共线传播。
为此，作如下调节：在He —Ne 激光器前设一小孔光阑，使激光束通过小孔，并经过分光板1G 中心透射到反射镜2M 中心上。
然后调节2M 后面三个螺丝，使光点反射像返回到光阑上并与小孔重合。
再调从1G 后表面反射到1M 的光束，调节1M 后面三个螺丝，使其反射光到达1G 后表面时恰好与2M 的反射光相遇(两光点完全重合)，同时两反射光在光阑的小孔处也完全重合。
这样1M 和2M 就基本上垂直即1M 和2M '互相平行了。
去掉光阑，该处放一短焦距的透镜，使激光束会聚成一点光源，这时在屏上就可以看到干涉条纹了，再仔细调节2M 的两个微调拉簧螺钉，使1M 和2M '严格平行，则在屏上就可看到非定域的圆条纹。
转动手轮使1M 在导轨上移动，观察条纹变化情况。
并体会非定域的含义。
(2)测量He —Ne 激光的波长利用非定域的干涉条纹测定波长。
移动1M 以改变d ，记下“冒”出或“缩”进的条纹数N ∆，可每累进50条读取一次数据，连续取10个数据，利用(2)式即可算出λ（参见阅读材料）。
表1 波长测量数据记录与处理表2. 定域干涉条纹的观测(1) 等倾条纹在透镜前放一毛玻璃，使光源成为面光源，用聚焦到无穷远的眼睛代替屏，这时可看到圆条纹，进一步调节2M 的微调拉簧螺钉，使眼睛上下左右移动时，各圆的大小不变，仅仅圆心随眼睛移动，这时我们看到的就是严格的等倾条纹。
迈克尔孙干涉仪的调节和使用
一. 背景知识介绍 二. 实 验 目 的 三. 实 验 原 理 四. 实 验 内 容 五. 注 意 事 项
背景知识介绍
迈克耳孙 （A.A.Michelson）
美籍德国人
➢迈克尔孙干涉仪在科学发展史上起了很大的作用; ➢著名的迈克尔孙干涉实验否定了“以太”的存在; ➢发现了真空中的光速为恒定值，为爱因斯坦的相对论奠定了基础; ➢迈克尔孙于1907年获得了诺贝尔物理学奖。
定镜M2
动镜M1 光源
观测屏 微调手轮
主尺 底座
粗调手轮 读数窗口
实验原理——仪器调节与读数方法
M1在导轨上由粗动手轮和微动手轮的转动而前后移动。 M1位置的读数为：××.□□△△△ (mm) ××在mm刻度尺上读出。 粗动手轮：每转一圈可动全反镜移动1mm，读数窗口内刻度盘 转动一圈共100个小格，每小格为0.01mm，□□由读数窗口内 刻度盘读出。 微动手轮：每转一圈读数窗口内刻度盘转动一格，即M1移动 0.01mm，微动手轮有100格，每格0.0001mm，还可估读下一位。 △△△由微动手轮上刻度读出。 注意螺距差的影响。
➢ 不可动的部件：动镜后部的螺钉、动镜 ➢ 需要调节的部件：光源、定镜螺钉（2粗调 2细
调）、粗动手轮与微动手轮
在操作时应注意安全，不要让激光直射入人眼， 以防烧伤眼睛。光纤易断，不可压折。
实验原理—— 迈克尔孙干涉仪的结构与光路
由于G1银膜的反射， 使在M1 附近形成M2的一个虚像M2′ S
因此光束1 和光束2 的干涉
等效于由M1 和M2′之间 空气薄膜产生的干涉
半透半反膜
M1
1
M
' 2
G1 G2 M2
2
1 2
E
当调节M2使M1与M2相互精确地垂直， 在屏幕上可观察到圆形的等倾条纹
利用迈克尔逊干涉仪测量光速的实验步骤
利用迈克尔逊干涉仪测量光速的实验步骤引言：迈克尔逊干涉仪是一种用来测量光的速度和其它光学量的装置。
它利用干涉现象来测量光速，是重要的实验工具之一。
本文将介绍利用迈克尔逊干涉仪来测量光速的实验步骤，以帮助读者更好地理解该实验操作过程。
实验步骤：1. 实验准备：a. 确保实验环境暗无明灭的光源干扰，以防止产生误差。
最好在无风的室内进行实验。
b. 将迈克尔逊干涉仪放置在平稳的台面上，并确保其稳定性。
2. 调整光源：a. 打开光源并调整其位置，使光线均匀照射到迈克尔逊干涉仪的光路上。
b. 调整光源的亮度，使其能够明确地看到干涉条纹。
3. 调整迈克尔逊干涉仪：a. 调节迈克尔逊干涉仪的反射面，使其与入射光线呈45度夹角，并确保两个反射面垂直对齐。
b. 调节平坦面镜片（调制器），使其与光路垂直，并保证其位置稳定。
4. 观察干涉条纹：a. 调整迈克尔逊干涉仪的反射面，使得干涉条纹明显可见。
b. 观察干涉条纹的移动方向，并记录下移动的方向和距离。
5. 改变光路差：a. 在迈克尔逊干涉仪的一个反射面上放置一块透明材料，或者改变其中一个反射面的位置，以改变光路差。
b. 观察干涉条纹的变化，并记录下变化情况。
6. 数据处理：a. 根据干涉条纹的移动方向和距离，计算出光路差的变化值。
b. 使用光速公式v = λf，其中λ为光波长，f为干涉条纹移动的频率，计算出光速 v 的数值。
7. 实验重复：a. 对不同的光源进行实验重复，以验证实验结果的可靠性。
b. 对于同一光源，可以多次重复实验并计算平均值，以提高实验的准确性。
结论：通过以上实验步骤，我们可以利用迈克尔逊干涉仪准确测量光速。
实验操作的关键在于调整干涉仪的光路和观察干涉条纹的变化，同时进行数据处理和实验重复，以保证结果的准确性。
此实验为我们提供了一种简单而有效的方法来测量光速，对于光学研究和实验教学具有重要意义。
（字数：533字）。
迈克尔孙干涉仪实验
迈克尔孙干涉仪实验
迈克尔•孙实验是物理学家和著名的启发式研究者迈克尔•孙（Michael Faraday）发
明的实验，用于研究静电学及电动力学有关的原理。
该实验最初由孙于1831年发表，主
要使用线圈和两个金属杆作为实验材料，当电流通过线圈时将产生磁场，并会在金属杆上
形成一杆电力。
实验中，孙用一个电池（电源）把电流穿过一根金属杆，这个金属杆就是孙实验的第
一部分。
电流会从第一根金属杆流过，经过一个金属线圈，接着流向另一根金属杆，第二
根金属杆就是孙实验的第二部分。
在经过金属线圈时，磁场会被形成，磁场会在两杆金属杆上以电力的形式出现，当两
杆金属杆处于相同的磁场中时，会出现一股抵抗力。
孙通过实验发现，磁场分布及其抵抗
力对电流有着一定的影响，这是场强定律的一种观察，后来这就被称为“孙定律”。
最终，孙所发现的定律也为静电学和电动力学的发展提供了重要的基础。
另外，实验中还展示了一种磁链的现象，这是一种物理现象，当两个磁体之间的距离
很小时，他们之间就会发生磁性互作用。
这种作用也影响到电流，孙把这种现象也归结于
磁场的作用。
迈克尔•孙实验是19世纪实验物理学的重要实验。
它证实了磁场场强定律，也为磁链
作用提供了理论支持，为后世学者深入探讨磁场及电动力学奠定了重要基石。
实验七迈克尔逊干涉仪调节与使用实验报告
七：克干预的与使用［目的］1.了解克干预的构、原理及和使用方法。
2.量色光 He-Ne 激光的波。
［器］克干预Hｅ－Ｎｅ激光器束［原理］光程差第 k 条的入射角足条件k 亮2d cos k (k = 0,1,2,⋯)(2k 1) 暗2［内容］1.克干预的整(1)先底脚螺使水平，再 M 1使于主尺30mm-35mm ,使 M 1与 M 2到 G1的距离大致相等。
(2)点亮 He-Ne 激光器，其高度及位置，使光束通G1 M 1、 M 2反射后落到光屏 E 上，呈两分立的光斑。
M 1和 M 2的螺，改M 1、M 2的方位，使屏上两光斑立重合 (主要是最亮两点重合 )。
M 1′与 M 2就大致平行，在中就可到干预条。
2.定 He-Ne 激光波(1)按前步，将束后激光束按 2 的方向照射到分束板G1上，可看到干预条。
(2)仔水平和垂直的拉簧螺，使干预条呈状。
(3)沿同一方向微手，，沿原方向至零，再粗手。
(4)量能度好、中心亮斑或暗斑的干预花，微手，当有形条冒出或湮没几个条下M 1的初始位置数d1，沿原方向微手，50 个条一次数d2，重复此作，得7 数据，求得。
［数据理］表 1 克干预量数据量次数 1 2 3 4 5 6 7反射位置 d1/mm反射位置 d2/mm距d d2 d1mmnm量果： = i nm7λ标E r =｜λ -λ标｜ /λ标×100%=0.7%实验分析1.实验结果与激光的标准波长很接近，此仪器的精度很高，测量误差很小。
2.其误差的主要来源是每次读数的误差和测量的桌面的稳定性对实验数据的影响。
迈克耳逊干涉仪PPT课件
钠黄光两条强谱线的波
长分别为λ１＝589.0 nm和λ
２＝589.6 nm，移动M２，当
光程差满足两列光波⑴和⑵
的光程差恰为λ１的整数倍
，而同时又为λ２的半整数
倍，即
k11
(k2
1 2
)2
实验原理——测量钠光的双线波长差Δλ
这时λ１光波生成亮环的地方 ，恰好是λ２光波生成暗环的 地方。如果两列光波的强度 相等，则在此处干涉条纹的 视见度应为零(即条纹消失) 。那么干涉场中相邻的两次 视见度为零时，光程差的变 化应为:
在两臂轴线相交 处，有一与两轴成 45°角的平行平面玻 璃板G１，它的另一个 平面上镀有半透（半反射）的银 膜，以便将入射光分成振幅接近 相等的反射光⑴和透射光⑵，故 G１又称为分光板。
实验原理——仪器的调节
G２也是平行平 面玻璃板，与G１平 行放置，厚度和折 射率均与G１相同。 由于它补偿了光线⑴和⑵因穿越 G１次数不同而产生的光程差， 故称为补偿板。
迈克耳逊干涉仪
实验目的 实验内容 实验仪器 注意事项 实验原理 数据处理
思考题
实验目的
1．了解迈克尔逊干涉仪的干涉 原理和迈克尔逊干涉仪的结 构，学习其调节方法。
2．测量He-Ne激光的波长。 3．测量钠黄光双线的波长差。
返回
实验仪器
迈克尔逊干涉仪（WSM-100型）， He-Ne激光器， 钠光灯， 扩束镜， 凸透镜
实验原理——点光源产生的非定域干涉
因此，当M２镜移动时，若有 Δn个条纹陷入中心，则表明M２ 相对于M１移近了
d n
(3)
2
反之，若有Δn个条纹从中心涌出
来时，则表明M２相对于M１移
远了同样的距离。
如果精确地测出M２移动的 距离Δd，则可由式(3)计算出入 射光波的波长。
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迈克尔孙干涉仪
实验目的:
了解迈克尔孙干涉仪的原理、结构和调节方法，观察非定域干涉条纹，测量固体透明薄片折射率，并增强对条纹可见度和时间相干性的认识。
实验原理:
1．迈克尔孙干涉仪的结构和原理
如图3.1.1-1所示，光源S发出的光射向A板而分成（1）、（2）两束光，这两束光又经M1和M2反射，分别通过A的两表面射向观察处O，相遇而发生干涉，B作为补偿板的作用是使（1）、（2）两束光的光程差仅由M1、M2与A板的距离决定。
这种装置使相干的两束光在相遇之前走过的路程相当长，而且其路径是互相垂直的，分的很开，这正是它的主要优点之一。
从O处向A处观察，除看到M1镜外，还可通过A的半反射膜看到M2的虚像M’2，M1与M2镜所引起的干涉，与M1、M’2引起的干涉等效，M1和M’2形成了空气“薄膜”，因M’2不是实物，故可方便地改变薄膜的厚度（即M1和M’2的距离），甚至可以使M1和M’2重叠和相交，在某一镜面前还可根据需要放置其他被研究的物体，这些都为其广泛的应用提供了方便。
2． 点光源产生的非定域干涉
如图3.1.1-2光程差
]1)441[()2(21
222
222222-++++=+-++=∆R
Z h Zh R Z R Z R h Z ⎥⎦⎤⎢⎣⎡--+≈δδδδ2332222cos cos 2sin 1cos 2Z h Z h Z h h 由于h<<Z ，所以
⎪⎭
⎫ ⎝⎛+=∆δδ2sin 1cos 2Z h h （1） 若改变光程差，使中心处仍是亮的，则λ)(222n m h +==∆，我们得到
λn h h h 2
1)(211212=∆-∆=-=∆ （2） 即M 1和M 2之间的距离每改变半个波长，其中心就“生出”或“消失”一个圆环。
两平面反射镜之间的距离增大时，中心就“吐出”一个个圆环。
反之，距离减小时中心就“吞进”一个个圆环，同时条纹之间的间隔（即条纹的稀疏）也发生变化。
把点光源换成扩展光源，扩展光源中各点光源是独立的、互不相干的，在无穷远处，扩展光源上任两个独立光源发出的光线，
只要入射角相同，都会会聚在同一干涉条纹上，因此在无穷远处就会见到清晰的等倾条纹。
当M 1和M ’2不平行时，或光源离M 1和M ’2较远，或光是正入射时，在“膜”附近都会产生等厚条纹。
3． 透明薄片折射率的测量
（1） 白光干涉条纹
干涉条纹的明暗决定于光程差与波长的关系，用白光光源，只有在d=0的附近才能在M 1、M ’2交线处看到干涉条纹，这时对各种光的波长来说，其光程差均为2λ（反射时附加2λ），故产生直线黑纹，即所谓的中央条纹，两旁有对称分布的彩色条纹。
d 稍大时，因对各种不同波长的光，满足明暗条纹的条件不同，所产生的干涉条纹明暗互相重叠，结果就显不出条纹来。
只有用白光才能判断出中央条纹，利用这一点可定出d=0的位置。
（2） 固体透明薄片折射率的测定
当视场中出现中央条纹之后，在M 1与A 之间放入折射率为n 、厚度为l 的透明物体，则此时程差要比原来增大
)1(2-=∆n l L
因而中央条纹移出视场范围，如果将M 1向A 前移d ，使2L d ∆=
，则中央条纹会重新出现，测出d 及l ，可由下式
)1(-=n l d （3）
求出折射率n 。
数据记录:
数据处理:
将以上两组数据作差可得放置薄膜前后M2镜移动的距离d(见下表):
2M 镜移动的距离数据表
由上表数据可知:(
以下置信概率均取P=0.95)
d =
0.08500mm 进一步求得A 类不确定度为:
Ad 0.000364.30.00089P u t σ==≈ 同时求得B 类不确定度为:
0.0000420.00005d Bd P u k C ∆==⨯≈估 合成不确定度为:
0.00090
d U ===
综上可知:0.00090)mm 0.09833(±=d
l 已给定,为0.189mm l =
由于l 为给定值故A 类不确定度不予计算,只求B 类不确定度:
0.00420.0033
l l Bl P U u k C ∆===⨯≈估 综上可知:0.003)mm 0.189(±=l
下面由公式)1(-=n l d 求得不确定度传递公式为
:
n U = 进而先求得:0.0983311 1.520.189
d n l =+=+= 故求得其不确定度为
0.03
n U ===
综上可知:(1.520.03)n =±
误差分析:
1. 主观误差分析:
只测三组数据会导致d 的A 类不确定度比B 类不确定度大很多，增大了实验数据受操作人员主观的影响。
测更多组可以降低实验主观误差的影响
2.客观误差分析
1).实验中中央暗纹比较弯而非直线.这表明样品表面不是很平或样品表面遭到污染,这导致很难实现把中央暗纹调到视场中心且在一定程度上增大了实验的估计误差.
2).实验中样品摆放不一定与
M镜完全平行,这导致增大的光程比
1
nl大,进而使算出的n比实际的略偏大.
3).l的相对比d的相对不确定度大，若l用比千分尺更精确的仪器测量，n的不确定度会更小.
(报告提交人:姚飞学号:PB04210042)。