改装的迈克尔逊干涉仪测量微小形变量
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，观察干涉条纹的形成规律，了解干涉仪的工作原理，并掌握干涉仪的使用方法。
实验仪器：迈克尔逊干涉仪、激光器、反射镜、分束镜、调节螺丝等。
实验原理：迈克尔逊干涉仪是利用光的干涉现象来测量光的波长、折射率等物理量的仪器。
通过将光分成两束，让它们分别经过不同的光程，再合成在一起，观察它们的干涉现象，从而推断出光的性质。
实验步骤：1. 调整迈克尔逊干涉仪，使得激光器发出的光经过分束镜分成两束光线，分别经过反射镜后再次汇聚在一起。
2. 调节反射镜和分束镜的角度，使得两束光线相互干涉产生清晰的干涉条纹。
3. 观察干涉条纹的变化，记录下不同调节下的干涉条纹情况。
实验结果：通过实验观察，我们成功地在迈克尔逊干涉仪上观察到了清晰的干涉条纹。
随着反射镜和分束镜角度的微小调整，干涉条纹的位置和形状发生了变化，验证了干涉仪的工作原理。
实验结论：通过本次实验，我们深入了解了迈克尔逊干涉仪的工作原理和使用方法，掌握了观察干涉条纹的技巧。
同时也加深了对光的干涉现象的理解，为今后的学习和研究打下了基础。
自查报告：在实验过程中，我们严格按照实验步骤进行操作，确保了实验结果的准确性。
同时，我们也对实验原理进行了深入的理解和探讨，对干涉仪的工作原理有了更清晰的认识。
在实验结果的记录和分析上，我们也进行了详细的记录和总结，确保了实验报告的完整性和准确性。
总体而言，本次实验取得了良好的实验结果，达到了预期的实验目的。
同时，也让我们对光学实验有了更深入的了解，为今后的学习和科研工作提供了宝贵的经验。
基于改装的迈克尔逊干涉仪测量微小长度的三种方法
基于改装的迈克尔逊干涉仪测量微小长度的三种方法刘文隆【摘要】Investigated a opto-electrical amplifier displacement composite amesdial which is composed of grating, hall element, homopolar magnet, digital caliper and converted Michelson interferometer. Three different ways of measuring tiny distance (grating amplifying displacement method, hall tiny distance transducer method and interference fringe amplifying displacement method) are applied with the equipment.%用光栅、霍尔片、同名磁极、数显游标卡尺和改装后的迈克尔逊干涉仪组合成光电放大位移综合测微仪。
在此仪器上用光栅放大位移法、霍尔式微位移传感器法和干涉条纹放大位移法测量微小长度。
【期刊名称】《江汉大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2012(040)006【总页数】3页(P21-23)【关键词】光电放大位移综合测微仪;放大位移法;莫尔条纹;霍尔电压;干涉【作者】刘文隆【作者单位】江汉大学物理与信息工程学院,湖北武汉430056【正文语种】中文【中图分类】TH744.3测量微小长度的方法有多种，除了游标卡尺、螺旋测微器、读数显微镜、测微目镜、百分表和千分表等简单长度测量仪以外，根据测量的需要也要用到放大法测量微小长度，而光电放大位移法测量微小长度是比较常见的。
笔者研究了一种集光栅、霍尔片、同名磁极、毫伏表、数显游标卡尺和改装的迈克尔逊干涉仪为一体的仪器，并介绍了在该组合仪器上用光栅放大位移法、霍尔式微位移传感器法和干涉条纹放大位移法测量微小长度的方法。
《迈克尔逊干涉仪》课件
提高测量精度的措施
使用高精度仪器
选择加工精度高、装配精度高的迈克 尔逊干涉仪，能够减少仪器本身带来 的误差。
细致调整
在实验前对迈克尔逊干涉仪进行细致 的调整，确保干涉条纹完全对齐，以 减小调整误差的影响。
控制环境因素
尽可能在恒温、无气流和振动的环境 中进行实验，以减小环境因素对实验 结果的影响。
重复测量
等方面将更加智能化和自动化。
03
多功能化与拓展应用
未来迈克尔逊干涉仪将进一步拓展应用领域，不仅局限于光学和物理学
，还将应用于化学、生物学等领域，实现更多功能和应用。
THANKS
感谢观看
折射率测量
迈克尔逊干涉仪可以用于测量介质的 折射率，这对于光学玻璃、晶体等材 料的检测和表征具有重要意义。通过 干涉仪测量折射率，可以获得高精度 的结果。
光学玻璃的检测
光学玻璃的折射率
迈克尔逊干涉仪可以用于检测光学玻璃的折射率，这对于光学仪器的制造和校准具有关键作用。通过干涉仪测量 折射率，可以确保光学元件的性能和精度。
光学玻璃的均匀性
迈克尔逊干涉仪还可以用于检测光学玻璃的均匀性，即检查玻璃内部是否存在杂质或气泡。通过观察干涉条纹的 变化，可以判断玻璃的质量和加工工艺。
物理实验中的重要工具
基础物理实验
迈克尔逊干涉仪是许多基础物理实验的重要工具，如光速的测量、光的波动性研究等。通过使用迈克 尔逊干涉仪，学生可以深入理解光的干涉原理和波动性质。
暗物质与暗能量研究
迈克尔逊干涉仪可以用于寻找暗物质和暗能量的线索，帮助解决宇宙 学中的重大问题。
迈克尔逊干涉仪在技术领域的应用前景
1 2 3
量子信息技术
迈克尔逊干涉仪是量子通信和量子计算中的关键 组件，对于量子密钥分发和量子纠缠态的制备具 有重要意义。
基于改装的迈克尔逊干涉仪测量微小长度的三种方法
基于改装的迈克尔逊干涉仪测量微小长度的三种方法方法一：改装迈克尔逊干涉仪与扫描仪的结合这种方法结合了迈克尔逊干涉仪和扫描仪的特点，可以实现对微小长度的测量。
首先，在迈克尔逊干涉仪的其中一个反射镜上安装一个扫描仪，通过控制扫描仪的移动，可以扫描整个干涉仪的光程差。
同时，利用干涉仪的干涉图案的变化，可以测量微小长度的变化。
方法二：改装迈克尔逊干涉仪与光纤的结合这种方法利用了光纤对光信号的传输和探测功能。
首先，在迈克尔逊干涉仪的其中一个光路上连接一根光纤，通过控制光纤的长度变化，可以改变干涉仪的光程差。
同时，通过光纤连接到光电探测器，可以测量干涉仪的干涉图案的变化。
通过将光纤固定在待测物体上，可以实现对待测物体微小长度的测量。
方法三：改装迈克尔逊干涉仪与调制器的结合这种方法利用调制器对光信号进行调制，从而实现对微小长度的测量。
首先，在迈克尔逊干涉仪的一个光路上安装一个调制器，通过控制调制器的调制频率，可以改变干涉仪的光程差。
同时，通过光电探测器对干涉图案的变化进行测量。
通过将调制器固定在待测物体上，可以实现对待测物体微小长度的测量。
这三种方法都是通过改装迈克尔逊干涉仪来实现对微小长度的测量。
它们的不同之处在于采用不同的技术手段来实现对微小长度的测量，适用于不同的应用场景。
这些方法的优点是可以通过改装现有设备来实现微小长度的测量，具有成本低、实验操作方便等优点。
然而，不同方法也存在一些限制，比如测量范围有限、测量精度受限等。
因此，在选择合适的方法时需要考虑具体的应用需求和实验条件。
基于改装的迈克尔逊干涉仪测量微小长度的三种方法
2、利用三棱镜测量光线偏振
光线偏振是指光线的电场方向在空间上呈一定规律的变化。利用三棱镜可以将 自然光分解为偏振光和自然光，通过测量偏振光的强度和相位差，可以确定光 线的偏振状态。具体方法是，将自然光照射到三棱镜的一个面上，经过三棱镜 的折射后，将得到偏振光和自然光，再通过迈克尔逊干涉仪对偏振光的强度和 相位差进行测量。
引言
物理实验是物理学的基础，也是培养学生科学素养和创新能力的关键环节。然 而，传统的物理实验教学存在一些问题，如实验内容单一、缺乏趣味性、与实 际应用脱节等，这些问题制约了学生创新能力和综合素养的培养。因此，本次 演示以迈克尔逊干涉仪的改装及应用为例，探讨如何通过改革物理实验教学， 培养综合创新人才。
差分测量迈克尔逊干涉仪是通过将参考臂和测量臂的路径差进行细分，从而增 加干涉条纹的精度。这种方法可以通过将路径差进行均分，使得每个干涉条纹 的间距更小，从而提高测量精度。
三种测量方法
1、利用迈克尔逊干涉仪测量平 面波动
平面波动是一种常见的物理现象，其波长和振幅是描述波动特征的重要参数。 利用迈克尔逊干涉仪可以测量平面波动的波长和振幅。具体方法是，将平面波 照射到迈克尔逊干涉仪的测量臂上，通过观察干涉条纹的变化，可以确定波长 和振幅。
结论
本次演示介绍了三种基于改装的迈克尔逊干涉仪测量微小长度的方法，包括利 用迈克尔逊干涉仪测量平面波动、利用三棱镜测量光线偏振和利用数字光学测 量系统测量微小长度。实验结果表明，这三种方法均能实现微小长度的测量， 但在精度、稳定性和操作难度方面存在差异。
参考内容
改革物理实验教学，培养综合创新人才——“迈克尔逊干涉仪的改装及应用” 的设计与实践
谢谢观看
在稳定性方面，数字光学测量系统和改进型迈克尔逊干涉仪均表现出良好的稳 定性。在实验过程中，数字光学测量系统的测量结果受外界干扰较小，而改进 型迈克尔逊干涉仪的干涉条纹也较为稳定。相比之下，传统迈克尔逊干涉仪的 干涉条纹容易受到外界干扰，稳定性较差。
牛顿环迈克尔逊干涉仪
定义
迈克尔逊干涉仪是一种利用分束镜将一束光分为两束光，再 通过反射镜反射回来，使两束光在空间上叠加，形成干涉现 象的实验装置。
原理
基于光的波动性原理，当两束光波在空间上叠加时，会产生 干涉现象，形成明暗相间的干涉条纹。
结构与组成
01
02
03
分束镜
将一束光分为两束光，一 束透射、一束反射。
反射镜
将透射光和反射光反射回 来。
在光学研究中的应用
光学元件检测
利用牛顿环迈克尔逊干涉仪可以检测光 学元件的表面质量、形状、折射率等参 数，对于提高光学元件的制造精度和性 能具有重要作用。
Hale Waihona Puke VS光学系统调试在光学系统的调试过程中，可以利用牛顿 环迈克尔逊干涉仪测量光学元件的位置、 角度和焦距等参数，以确保系统的成像质 量和稳定性。
在其他领域的应用
应用前景与拓展
量子光学实验
利用牛顿环迈克尔逊干涉仪作为 关键组件，开展量子光学实验和 量子信息处理研究，推动量子科
技的进步。
精密测量
在物理、化学、生物医学等领域， 牛顿环迈克尔逊干涉仪可用于精密 测量和传感，如气体成分分析、生 物分子检测等。
光学通信与网络
在高速光通信和光网络中，牛顿环 迈克尔逊干涉仪可用于实现高速调 制、信号处理和光信号路由等功能。
环境监测
利用牛顿环迈克尔逊干涉仪可以测量空气中 的颗粒物、气体成分等参数，对于环境监测 和保护具有重要意义。
医学诊断
在医学领域，可以利用牛顿环迈克尔逊干涉 仪测量生物组织的折射率、厚度等参数，对 于医学诊断和治疗具有重要价值。
06
牛顿环迈克尔逊干涉仪 的发展趋势与展望
技术发展与创新
迈克尔逊干涉仪改进创新实验
迈克尔逊干涉仪改进迈克尔逊干涉仪,由美国物理学家迈克尔逊和莫雷合作，为研究“以太”漂移而设计制造出来的精密光学仪器。
它是利用分振幅法产生双光束以实现干涉。
通过调整该干涉仪，可以产生等厚干涉条纹，也可以产生等倾干涉条纹。
利用该仪器的原理，研制出多种专用干涉仪。
迈克尔逊干涉仪的好处：﹙1﹚由于干涉仪所产生的干涉条纹由平面M1和M2之间的空气薄膜所产生的干涉条纹是完全一样的。
M1和M2之间所夹的空气层可以任意调节。
如果M1和M2平行、不平行、相交甚至重合。
﹙2﹚迈克尔逊干涉仪光路中把两束相干光相互分离很远，这样就可以在任一光路里放进被研究的东西。
通过干涉图像变化可以研究物质的某些物理特性。
如气体折射|测透明度的厚度等。
问题讨论：由实验中需要调节M1和M2相互垂直﹙M1和M2相互平行﹚时，是在没有干涉条纹出现的情况下，利用视场中两个光点的位置来操作的，但实际会发现这样的光点一般都有很多。
这些光点的出现是源于入射光束在被分光镜分为两束以及它们在传输过程中所经历的多个玻璃的折射、反射。
由下图所示的主光路传输路径总结一套快速选对对应观测光点的方法。
由图可见，入射光束在分光镜的第一表面和分束面都会有部分光向M1方向反射，经M1再次反射后，从观察屏上看到右边光点是由分束面反射，即我们所需的对应光点。
透过分光镜的光经M2镜反射后，在补偿镜的两个形成两个向观察方向反射的光点，右边第三个光点才是由分束面反射。
即我们要找的对应光点。
一、迈克尔逊干涉仪的原理干涉条纹是等光程差点的轨迹，因此，要分析某种干涉产生的图样，必求出相干光的光程差位置分布的函数。
若干涉条纹发生移动，一定是场点对应的光程差发生了变化，引起光程差变化的原因，可能是光线长度L发生变化，或是光路中某段介质的折射率n发生了变化，或是薄膜的厚度e发生了变化。
（一）图示迈克尔逊干涉仪原理1. 图中M1和M2是在相互垂直的两臂上放置的两个平面反射镜，其中M1是固定的；M2由精密丝杆控制，可沿臂轴前、后移动，移动的距离由刻度转盘(由粗读和细读2组刻度盘组合而成)读出。
改装的迈克尔逊干涉仪测量微小形变量
改装的迈克尔逊干涉仪测量微小形变量介绍迈克尔逊干涉仪测量微小形变量的方法，根据现有实验条件，对迈克尔逊干涉仪进行改装，然后用改装的迈克尔逊干涉仪在一定的温度变化范围内对黄铜的热膨胀伸长量进行实验测量，对得到的实验结果与理论值进行比较，得到了比较好的实验结果，为读者提供一个参考。
标签：迈克尔逊干涉仪；改装；测量；微小形变量引言微小形变量的测量技术是很多工程技术中选择材料的一个重要的技术指标，它是从事热工机械、建筑工程设计、通信工程安装及各种新型复合材料研制等工作的科技人员经常要参考和测量的重要物理参数。
测量微小形变量的方法众多，有千分表法[1]、光杠杆法[2]、霍尔传感器法[3]、迈克尔逊干涉法[4]等。
关于微小形变量的测量，许多研究者对各种实验方法进行改善，能很好的进行微小形变量的测量，亦取得了较好的测量效果。
我们在众多方法中，选取迈克尔逊干涉法，对迈克尔逊干涉仪进行改装，测量黄铜在一定的温度变化范围内的热膨胀伸长量，得到比较好的结果。
3 改装的迈克尔逊干涉仪测量微小形变量3.1迈克尔逊干涉仪的改装。
在文献[4]介绍的迈克尔逊干涉仪的基础上对它进行改装，使反光镜M1脱离精密丝杆，自由滑动于导轨上。
在反光镜M1后面用铁架台和支撑杆固定一个带进出气口的塑料水槽，水槽的左端开个小孔，以便黄铜可以伸出来。
右端将瓷砖片粘在水槽的内壁上，同时用一个铁块顶住水槽外壁，目的是尽可能减小黄铜受热伸长时受到水槽形变的影响。
在水槽中固定一个小木块，用以支撑黄铜在水槽中的平衡。
将黄铜从开的小孔伸入水槽中，露出的一小部分紧贴反光镜M1的底座，水槽的上面开个小孔，把温度计伸入其中，以检测水槽内的温度，将其用铁架台上的一根可移动横杆固定。
将带橡胶塞的锥形瓶装一半左右的水（水不宜装的太满，防止加热时气密性不好，瓶口炸裂），墊上石棉网，置于加热炉上，用加热炉给加热锥形瓶中的水加热，使水蒸气通过导管进入水槽中，使黄铜受热，如图2所示。
迈克尔逊干涉仪测量多物理量的精确测度
迈克尔逊干涉仪测量多物理量的精确测度【摘要】迈克尔逊干涉仪是一种精密的光学测量仪器，通过干涉现象实现对多种物理量的精确测量。
本文首先介绍了迈克尔逊干涉仪的基本原理，包括光的干涉和干涉条纹的形成。
随后讨论了在干涉条纹的观察过程中如何测量长度、折射率以及表面粗糙度等物理量。
结尾部分探讨了迈克尔逊干涉仪在科学研究中的应用前景，指出了其在精密测量领域的重要性和潜在的发展方向。
通过本文的介绍，读者可以更好地了解迈克尔逊干涉仪的基本原理和测量方法，以及其在科学研究和工程领域的重要作用。
【关键词】迈克尔逊干涉仪、精确测量、基本原理、干涉条纹、测量长度、测量折射率、测量表面粗糙度、应用前景、科学研究、重要性、发展方向1. 引言1.1 迈克尔逊干涉仪测量多物理量的精确测度迈克尔逊干涉仪是一种经典的光学仪器，利用干涉现象来测量光学元件的性能。
它具有高精度、高灵敏度的特点，可以用来测量多种物理量，如长度、折射率和表面粗糙度等。
通过干涉条纹的观察，可以准确测量物体的长度，甚至可以达到亚微米级的精度。
利用干涉仪测量样品的折射率，可以帮助确定样品的光学性质，对材料的研究起着至关重要的作用。
干涉仪还可以用来测量表面的粗糙度，帮助优化光学元件的表面质量。
迈克尔逊干涉仪在科学研究中具有重要意义，它不仅可以帮助科学家们进行精确的实验测量，还可以用来验证光学理论。
随着现代科学技术的不断发展，迈克尔逊干涉仪的应用前景也变得越来越广阔。
未来，随着光学仪器技术的进步，迈克尔逊干涉仪有望在更多领域发挥重要作用，为科学研究和技术发展提供更多可能性。
2. 正文2.1 基本原理迈克尔逊干涉仪是一种经典的干涉实验装置，利用光的干涉原理来测量光的一系列物理量。
在迈克尔逊干涉仪中，光源射到分束板上后被分为两路，一路光线经过反射镜反射后再次汇聚在屏幕上，另一路光线直接到达屏幕上。
当两路光线相遇时，会发生干涉现象，形成一系列干涉条纹。
迈克尔逊干涉仪的基本原理是基于杨氏双缝干涉原理，即光线经过两个相距很近的狭缝后会产生干涉现象。
迈克尔逊干涉仪的调整和使用实验报告
迈克尔逊干涉仪的调整和使用实验报告迈克尔逊干涉仪的调整和使用实验报告引言：迈克尔逊干涉仪是一种重要的光学仪器，它可以用来测量光的干涉现象。
在本实验中，我们将对迈克尔逊干涉仪进行调整，并使用它来观察干涉条纹的产生和变化。
一、实验目的本实验的主要目的是熟悉迈克尔逊干涉仪的调整方法，了解干涉条纹的产生原理，并通过实验观察干涉条纹的变化。
二、实验器材1. 迈克尔逊干涉仪：包括光源、分束器、反射镜和接收屏等组成部分。
2. 平行光源：用于提供单色光源。
3. 反射镜：用于反射光线。
4. 接收屏：用于观察干涉条纹。
三、实验步骤1. 调整光源：将平行光源放置在适当位置，并调整其亮度，保证光线足够明亮。
2. 调整分束器：将分束器放置在适当位置，使得光线能够均匀地分成两束。
3. 调整反射镜：将反射镜放置在适当位置，使得其中一束光线经过反射后与另一束光线相遇。
4. 调整接收屏：将接收屏放置在适当位置，并调整其位置，使得干涉条纹能够清晰地显示出来。
5. 观察干涉条纹：调整各个部分的位置，观察干涉条纹的产生和变化，并记录下观察结果。
四、实验结果与分析通过实验观察，我们可以看到干涉条纹的产生和变化。
当两束光线相遇时，由于光的波动性，会形成干涉现象。
当两束光线相位差为整数倍的波长时，会产生明纹，而相位差为半整数倍的波长时，会产生暗纹。
通过调整反射镜和接收屏的位置，我们可以改变两束光线的光程差，从而观察到干涉条纹的变化。
在实验过程中，我们还观察到了干涉条纹的间距变化随光源波长的变化而变化。
根据迈克尔逊干涉仪的原理，当光源波长增大时，干涉条纹的间距也会增大；当光源波长减小时，干涉条纹的间距也会减小。
这是因为光的波长与干涉条纹的间距之间存在一个正比关系。
五、实验总结通过本次实验，我们学习了迈克尔逊干涉仪的调整方法，并通过观察干涉条纹的产生和变化，加深了对干涉现象的理解。
我们还发现了干涉条纹的间距与光源波长之间的关系。
这些实验结果对于进一步研究光的干涉现象和应用具有重要意义。
迈克尔逊干涉仪的调整与应用简洁修正版
迈克尔逊干涉仪的 调整与应用
桂林电子科技大学 物理实验中心
迈克尔逊在工作
美籍德国人 （1852-1931）（A.A.Michelson）
迈克尔逊干涉仪是美
国物理学家迈克尔逊于 1881年设计的一种精密光 学仪器，用以进行光谱学 和度量学的研究，并精确 测出光速 。迈克尔逊与莫
雷曾用此仪器做了非常著 名的迈克尔逊—莫雷实验， 可以说它是狭义相对论的 实验基础，为物理学的发 展做出了重要贡献。由于 在光谱学和度量学方面的 贡献，迈克尔逊于1907年 获得诺贝尔物理学奖。
第一代： X射线CT 射线CT－工业CT
第二代： NMR CT－核磁共振成象
第三代： 光学相干CT－OCT
微米量级的空间分辨率
实验装置－光纤化的迈克尔逊干涉仪
光源
反 射
镜
探
光纤耦合器
测
器
电子学系统
样 品 光纤聚焦器
计算机
应用
生物 医学 材料科学 ·····
大葱表皮的 OCT 图像
实际样品大小为10mm×4mm，图中横向分 辨率约为20μm 纵向分辨率约为25μm
三. 迈克尔逊干涉仪的主要特性
两相干光束在空间完全分开，并可用移动反射镜 或在光路中加入介质片的方法改变两光束的光程差.
M'2 M1
d
d
移动反射镜
d N
2
M1
移
干涉
G1
G2
M2
动 距
离
条纹 移动 数目
测量透明薄片的折射率（厚度）
M'2 M1
d
光程差 Δ 2d
插入介质片后光程差
n M2 Δ' 2d 2(n 1)t
迈克尔逊干涉仪实验
迈克尔逊干涉仪实验迈克尔逊干涉仪实验的详细解读及其应用引言物理学中的实验是理论验证和探索科学规律的重要手段，而迈克尔逊干涉仪实验是一种经典的实验，在光学领域具有重要的应用。
本文将从定律到实验准备以及过程，详细解读迈克尔逊干涉仪实验，并探讨实验的应用以及在其他专业性角度的研究。
定律迈克尔逊干涉仪实验是基于光的干涉定律，该定律描述了当两束光波相遇时，它们的相对相位引起干涉图案的形成。
光的干涉过程可以通过两条路径（光程）中的相位差确定，其干涉效应可以通过干涉图案的明暗交替来观察到。
实验准备进行迈克尔逊干涉仪实验需要以下仪器和器材：1. 迈克尔逊干涉仪：迈克尔逊干涉仪由一个光源、一个半透明镜、两个平行的反射镜和一个接收屏幕组成。
光源可以是激光或单色光源，反射镜要求高反射率。
2. 平行光平台：用于确保光源的发出的光为平行光。
3. 光源调节器：常用的光源调节器有偏振片、ND滤光片等，用于控制光源的亮度和偏振。
4. 接收屏幕：用于接收干涉图案，可以是透明屏幕或摄像机。
实验过程1. 实验设置：将反射镜安装到迈克尔逊干涉仪上，确保光源斜射到半透明镜上，并将接收屏幕放置在相对的方向上。
确保干涉仪周围环境的光线尽可能暗，并避免震动和空气流动。
2. 初始调节：通过移动反射镜，使得两束光线从半透明镜上发出并反射到两个反射镜上，反射后再汇聚到半透明镜上。
移动反射镜，直到观察到干涉图案。
3. 干涉图案观察：通过调整反射镜的位置，可以改变光束的光程差，从而改变干涉图案的明暗。
观察干涉图案的变化并记录。
4. 相位差测量：通过微调反射镜，使得干涉图案上的某一暗纹达到最亮，然后观察需要移动反射镜的距离。
通过光的相位差公式，即可计算出暗纹所对应的相位差。
实验应用1. 测量光速：通过测量干涉图案上移动反射镜所需的距离和给定光源的波长，可以通过光速公式计算出光的速度。
2. 曲率测量：通过对不同曲率的反射面进行干涉实验，可以测量反射面的曲率半径和形状，进而研究光学元件的表面形貌。
迈克尔逊干涉仪的调整和使用实验报告
迈克尔逊干涉仪的调整和使用实验报告迈克尔逊干涉仪的调整和使用实验报告引言：迈克尔逊干涉仪是一种常用的光学仪器，被广泛应用于干涉测量、光学相干等领域。
本文将介绍迈克尔逊干涉仪的调整和使用实验报告，以帮助读者更好地理解和应用该仪器。
一、实验目的本实验的目的是通过调整迈克尔逊干涉仪的各个部件，使其能够正常工作，并实现干涉现象的观察和测量。
二、实验器材1. 迈克尔逊干涉仪主体：包括光源、分束器、反射镜、反射镜支架等。
2. 干涉图样观察装置：包括目镜、测量尺等。
三、实验步骤1. 调整光源：将光源放置在适当位置，并确保其能够发出稳定的光束。
2. 调整分束器：通过调整分束器的位置和角度，使得从分束器出射的两束光能够平行地照射到反射镜上。
3. 调整反射镜：调整反射镜的位置和角度，使得反射的光能够重新汇聚到分束器上，并形成干涉现象。
4. 观察干涉图样：通过目镜观察干涉图样，调整反射镜的位置和角度，使得干涉条纹清晰可见。
5. 测量干涉现象：使用测量尺等测量工具，对干涉条纹进行测量，以得到干涉现象的具体参数。
四、实验结果与分析经过以上调整步骤，我们成功地调整了迈克尔逊干涉仪，并观察到了清晰的干涉图样。
通过测量尺测量干涉条纹的间距，我们可以得到干涉现象的具体参数，如波长、相位差等。
在实验过程中，我们注意到调整分束器的位置和角度对干涉图样的清晰度和稳定性有很大的影响。
如果分束器位置不准确，会导致干涉图样模糊或消失；如果分束器角度不准确，会导致干涉图样的条纹不清晰。
因此，在调整分束器时需要仔细操作，确保其位置和角度的准确性。
另外，调整反射镜的位置和角度也是关键步骤。
反射镜的位置调整不当会导致干涉图样错位或形成不规则的干涉条纹；反射镜的角度调整不当会导致干涉条纹的强度变化或消失。
因此，在调整反射镜时需要注意细微的调整，并通过目镜观察干涉图样的变化，以达到最佳的调整效果。
五、实验总结通过本次实验，我们成功地调整了迈克尔逊干涉仪，并观察到了清晰的干涉图样。
迈克尔逊干涉仪实验的改进及常见问题解决
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大学生物理实验研究论文
图 3 d=0时的等厚干涉图样
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仪器调节改进
的“冒出”和“陷入”现象，则说明有视差存在。 其原因为动镜 M1 和定镜 M2 不严格垂直。 调节方法是 上下改变视角调节垂直拉簧螺丝，左右改变视角调 节水平拉簧螺丝(注意一定要微调)，直至上述现象 消失为止。此时动镜 M1 和定镜 M2 就完全垂直了。 2.5 选择测量区域、测量方向
1
图 4 改进后的实验装置示意图
（2）测定圆环变化数目时，用带叉丝的望远镜代 替人眼直接观察。通过望远镜观察干涉圆环，视场 更加清晰，减少了外界光源对视场的干扰。同时， 以叉丝为参照物，对圆环中心次级的变化计数，计 数过程更加准确，提高了读数精确度，减少了由于 读数不精确带来的实验误差。
4.2 测量氦氖激光波长中的问题：干涉圆环的“陷 入”与“冒出” 如图 1 所示，设 M1 和 M2′分别到 G1 中点距离 为 d1 和 d2 ，d1 >d2 ，d=d1-d2 。干涉圆环有以下特点: ①圆心处干涉条纹的级次最高，级次 k 与 d 的 关系为 2d=kλ。 ②d 增加时， 圆心处干涉条纹级次越来越高， E 处可见到圆环一个一个从中心“冒出” ；反之，当 d 减小时圆环一个一个向中心“陷入” 。 在实验时，常采用增大 d1 的方法使干涉圆环 “冒出” ，但经常出现 d1 增大而干涉圆环反而“陷 入”的现象。其原因在于 d1 和 d2 的大小。通常教材 上所示光路图(如图一所示)d1>d2。而实际操作中有 时 d1<d2。增大 d1 时 d 反而减小，使干涉圆环“陷 入”而减小 d1 ，d 反而增大，使干涉圆环“冒出” 。 无论是“冒出”还是“陷入”都不会影响实验结果， 解决办法是用测量手轮调节使 d1>d2 即可。
大学物理实验 迈克尔逊干涉仪迈克尔逊干涉仪的使用
=
此时，若将 向 方向移动距离 ，则光束1、2在相遇时的光程差又恢复至原样这样，白光干涉的中央条纹将重新出现在视场中央。这时
图5迈可尔逊干涉仪结构图
迈克尔逊干涉仪结构如图5，反射镜 由精密丝杆转动可沿导轨前后移动，称为移动反射镜；反射镜 固定塞仪器架上，称为固定反射镜； 和 的镜架背后各有三个调节螺丝，用来调节反射镜的法线方向；与 镜架连接的有垂直方向和水平方向两个拉簧螺丝，利用拉簧的弹性可以比较精细地调节 镜面的方位。确定 位置的有三个读数装置，即导轨侧面的毫米刻度主尺和两个调节手轮上的百分度盘，10为读数窗口；14为微调手轮。迈克尔逊干涉仪上带有精密的读数装置，其读数方法与螺旋测微器相同，只是有两层嵌套而已。具体地说，读数装置由三部分组成：（1）主尺。是毫米刻度尺，装在导轨地侧面，只读到毫米整数位（2位），不估读。（2）粗调手轮。控制着刻度圆盘，从读数窗口可以看到刻度。旋转手轮使圆盘转一周，动镜 就移动1mm。而圆盘有100个分格，故圆盘转动一个分格时 就移动0.01mm。（3）微调鼓轮。其上又有100个分格。鼓轮转一周使 移动0.01mm，故它转一个分格使 移动0.0001mm。读数时还要估读一位。可见，每一级装置读数时只读出整数个分格数，不估读，其估读位由下一级给出；而最后一级则要估读。这样，一个读数由导轨刻度尺读数（2位）、正面窗口读数（2位）和鼓轮读数（3位）构成，共7位有效数字。
图3干涉
三、等厚干涉与透明玻璃板厚度的测量
如图4，如果 和 间形成一很小的角度，则 与 之间有一楔形空气薄层，这时将产生等厚干涉条纹。当光束入射角 足够小时，可由式（1）求两相干光束的光程差，即
迈克尔逊干涉仪测光波长实验的改进 - 副本
迈克尔逊干涉仪测光波长实验的改进摘要：对现有迈克尔逊干涉仪测光波长实验进行改进，应用线阵CCD与单片机结合，达到光电转换法精确计数干涉条纹的目的。
并在原有仪器上增加防抖装置，提高精度。
通过实验对比得出，新的实验装置操作简单、实验精度高、误差小，且减少激光对人体的伤害，有推广价值。
关键词：迈克尔逊干涉仪改进；条纹计数；光电转换1 引言迈克尔逊干涉仪利用分振幅法产生双光束以实现干涉，通过调整该干涉仪，可以产生等厚干涉条纹，也可以产生等倾干涉条纹。
干涉光路中光程差的改变将引起干涉环不断地“冒出”或“淹没”。
对干涉环的准确计数，可精确测量光程差的变化量。
基于此原理，迈克尔逊干涉用在测量微小长度的精密仪器上，可用来测光波的波长、全息干板膜厚度、压电常数、折射率等。
2 原有实验的弊端在所有的应用中，关键技术是对干涉条纹变化的准确计数。
在原有的“迈克尔逊测激光波长”的试验中，采用手工检测计数。
实验者要紧盯测屏，调动微调手轮，观察干涉条纹的变化，记录干涉条纹明暗变化次数，而且一组数据需要连续记录上百个条纹数目。
实验者稍有抖动或注意力分散，就会有错数或漏数条纹个数的现象，造成比较大的实验误差。
故原有实验仪器存在以下弊端：（1）实验者长时间紧盯观测屏，会造成眼睛疲劳，容易漏数或错数条纹数目，增大实验误差。
（2）为减小误差，需要分多组测量纹计数，人工测量的方法会限制测量条纹数目的增加。
（3）强烈的激光干涉条纹会对人的眼睛造成很大的伤害。
（4）实验时轻微的抖动或空气振动，就会造成干涉条纹的变动，不便于眼睛观测，影响实验者的计数工作。
3 实验的改进3.1迈克尔逊干涉实验G1和G2是两块平行放置的平行平面玻璃板，它们的折射率和厚度都完全相同。
G1的背面镀有半反射膜，称作分光板。
G2称作补偿板。
M1和M2是两块平面反射镜，它们装在与G1成45º角的彼此互相垂直的两臂上。
M2固定不动，M1可沿臂轴方向前后平移。
由扩展光源S发出的光束，经分光板分成两部分，它们分别近于垂直地入射在平面反射镜M1和M2上。
基于迈克耳孙干涉光程差放大法的微小位移测量
物
理
第 ３ ６卷
Ｍ
Ｓ
图 ４ 传 统 迈 克 耳 孙 干 涉 光 路 光 程 差 分 析
的放 大． 对 应第 ｋ级 明条纹 由式 （ １ ） 可得到 ：
条 光路 中 通 过 添 加 平 行 平 面 镜 组 ， 而 实 现 光 程 放 大 ． 所用 到 的理 论知 识 是 大学 物 理 中光干 涉 部 分 的 内容 ， 一 方 面可 以使 学生 更 深 一 步 了解 迈 克 耳孙 干 涉实 验 ， 另一 方 面 让 学 生利 用 已掌 握 的理 论 知识
Ｍ２
一
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习热情 ， 并 且 很 大程 度 的提 高学 生实 验 的 动 手操 作 能 力 ． 本论
文 还分 析 了实验 原 理 ， 并 进行 了实验 验证 ， 实 验结果 证 明该 方法 可 以实 现微 小位 移 的测量 ．
１ ５ Ｑ Ｎ Ｊ Ｊ ０ ６ ） 共 同 资 助
作者简 介： 黄珍献 （ １ ９ ８ ２ 一） ， 男， 山东 济南 人 ， 天津 商 业 大 学 理 学 院实 验 师 ， 硕士 ， 主 要 从 事 光 电 检 测 技 术 和 光信 息 处理 的教 学 与 研 究 工 作 ．
４ ２
大
学
射镜 组 （ Ｍ 、 Ｍ ） ． 光源选 取 氦氖 激光 器 ， 波长为 ６ ３ ２ ．
８ ｎ ｍ． 光源 ｓ发 出 的 光 经 扩 束 后 ， 照射 到分 光 板 Ｇ 上， 其 中一束 光透 过 Ｇ， 和补 偿 板 Ｇ ， 照 射 到 Ｍ： 后 反射 ， 经过 Ｇ 。 反射 到 达 Ｃ Ｃ Ｄ ． 另一束光经过 Ｇ 反
优点 而被 广 泛地 研究 ¨ 一 ．
迈克尔逊干涉仪的调整和使用汇总
迈克尔逊干涉仪的调整和使用迈克尔逊干涉仪是迈克尔逊（1852-1931年）在上世纪后期提出的，利用分振幅法产生双光束以实现干涉的一种仪器。
迈克尔逊与其合作者曾用此仪器进行了三项著名的实验，即测量光速、标定米尺及推断光谱线精细结构。
迈克尔逊运用它进行了大量的反复的实验，动摇了经典物理的以太说，为相对论的提出奠定了实验基础。
该仪器设计精巧，用途广泛，不少其它干涉仪均由此派生出来，是许多近代干涉仪的原型。
迈克尔逊也因发明干涉仪和光速的测量而获得1907年的诺贝尔物理学奖。
直至今日，迈克尔逊干涉仪仍被广泛地应用于长度精密计量和光学平面的质量检验（可精确到十分之一波长左右）及高分辨率的光谱分析中。
[一]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。
[二]实验仪器1. 迈克尔逊干涉仪的构造迈克尔逊干涉仪的构造如图33-1。
其主要由精密的机械传动系统和四片精细磨制的光学镜片组成。
1G 和2G 是两块几何形状、物理性能相同的平行平面玻璃。
其中1G 的第二面镀有半透明铬膜，称其为分光板，它可使入射光分成振幅（即光强）近似相等的一束透射光和一束反射光。
2G 起补偿光程作用，称其为补偿板。
1M 和2M 是两块表面镀铬加氧化硅保护膜的反射镜。
2M 是固定在仪器上的，称其为固定反射镜，1M 装在可由导轨前后移动的拖板上，称其为移动反射镜。
迈克尔逊干涉仪装置的特点是光源、反射镜、接收器（观察者）各处一方，分得很开，可以根据需要在光路中很方便的插入其它器件。
1M 和2M 镜架背后各有三个调节螺丝，可用来调节21M M 和的倾斜方位。
这三个调节螺丝在调整干涉仪前均应先均匀地拧几圈（因每次实验后为保证其不受应力影响而损坏反射镜都将调节螺丝拧松了），但不能过紧，以免减小调整范围。
同时也可通过调节水平拉簧螺丝与垂直拉簧螺丝使干涉图像作上下和左右移动。
迈克尔逊干涉仪的原理与应用
迈克尔逊干涉仪的原理与应用在大学物理实验中，使用的是传统迈克尔逊干涉仪，其常见的实验内容是：观察等倾干涉条纹，观察等厚干涉条纹，测量激光或钠光的波长，测量钠光的双线波长差，测量玻璃的厚度或折射率等。
由于迈克尔逊干涉仪的调节具有一定的难度，人工计数又比较枯燥，所以为了激发学生的实验兴趣，增加学生的科学知识，开阔其思路，建议在课时允许的条件下，向学生多介绍一些迈克尔逊干涉仪的应用知识。
这也是绝大多数学生的要求。
下面就向大家介绍一些利用迈克尔逊干涉仪及其原理进行的测量。
一、传统迈克尔逊干涉仪的测量应用1. 微小位移量和微振动的测量[11-14]；采用迈克尔逊干涉技术,通过测量ＫＤＰ晶体生长的法向速率和台阶斜率来研究其台阶生长的动力学系数、台阶自由能、溶质在边界层内的扩散特征以及激发晶体生长台阶的位错活性。
He-Ne激光器的激光通过扩束和准直后射向分束镜,参考光和物光分别由反射镜和晶体表面反射,两束光在重叠区的干涉条纹通过物镜成像,该像用摄像机和录像机进行观察和记录.滤膜用于平衡参考光和物光的强度.纳米量级位移的测量：将迈克尔逊型激光干涉测量技术应用于环规的测量中。
采用633nm稳频的He-Ne激光波长作为测量基准，采用干涉条纹计数，用静态光电显微镜作为环规端面瞄准装置，对环规进行非接触、绝对测量，配以高精度的数字细分电路，使仪器分辨力达到5nm；静态光电显微镜作为传统的瞄准定位技术在该装置中得以充分利用，使其瞄准不确定度达到30nm；精密定位技术在该装置中也得到了很好的应用，利用压电陶瓷微小变动原理，配以高精度的控制系统，使其驱动步距达到5nm。
测振结构的设计原理用半导体激光器干涉仪对微振动进行测量时,用一弹性体与被测量（力或加速度)相互作用,使之产生微位移。
将这一变化引到动镜上来,就可以在屏上得到变化的干涉条纹,对等倾干涉来讲,也就是不断产生的条纹或不断消失的条纹。
由光敏元件将条纹变化转变为光电流的变化,经过电路处理可得到微振动的振幅和频率。
基于单片机改造迈氏干涉仪自动测量微小长度
BUZZER
GND Bell图 5 电来自驱动电路2.3 液晶显示单元和键盘控制单元
键盘用作数据输入和测量步骤控制，本设计使用4×4的矩阵键盘，相对于独立按键，矩阵键盘大大节省了单片 机的I/O口，扩大了按键功能，同时也节省了硬件资源。液晶屏作为人机交互界面，显示实验数据和测量信息。
3 软件设计
软件设计是实现测量的主体。单片机的应用系统程序设计时，常用的是汇编语言和C语言。相对于汇编语言，C 语言简洁，使用方便、灵活，可重用性高，可移植性强，所以系统采用C语言编写程序，程序流程如图6所示。 下面对程序的关键部分进行说明：
系统结构主要是在原有物理光学仪器——迈克尔干涉仪的基础上增加了电子技术的设计模块，如图3所示。模 块包括：单片机系统、键盘控制单元、电机驱动电路、光电转换电路和液晶显示单元 。
[9]
2.1 光电转换电路设计
[10]
光电转换电路由两部分组成（如图4所示）氦氖激光干涉条纹检测和白光干涉彩纹检测，它的作用是把变化的 光信号转换为可供单片机识别的脉冲信号： （1）激光干涉条纹检测：该部分由两个光敏二极管，偏置电阻R1、R2 ，分压电阻R3、R4和一个运算放大器A1 组成。当微调旋钮转动时，光屏上会出现圆环型"吞"、"吐"条纹，一个光敏二极管对准圆环条纹正中心，另一个用于 检测背景光，这样设计可以大大减小外界光强的影响，在一般光强下均可测量。光敏二极管对变化的光信号敏感， 加上偏置电阻R1和R2后会输出合适的电信号。分压电阻R3、R4给运算放大器的反向输入端提供合适的门限电压，电 信号从同向输入端输入，当高于反向输入端的门限电压Um1时，输出电压翻转到电源电压的正极（+5V） ，当输入电 压低于反向端的门限电压Um1时，输出电压翻转到电源电压的地（0V） 。由此，“吞”、“吐”条纹转换为了脉冲信号。 （2）白光干涉彩纹检测：该部分由光敏二极管1，偏置电阻R1，放大器A2和门限比较器A3组成。它的原理与激 光类似，当彩纹出现时，光强度变化会使光敏二极管1产生微弱的电信号，此信号经过放大器A2被放大（放大器的放 大倍数由电阻R6和R7决定） ，再经过门限比较器A3（门限比较器的门限值由电阻R8和R9确定） ，最后转变为了脉冲信 号。
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改装的迈克尔逊干涉仪测量微小形变量
作者：彭金松李峰刘奕君张立婷彭金庆
来源：《科学导报·学术》2018年第02期
摘要：介绍迈克尔逊干涉仪测量微小形变量的方法，根据现有实验条件，对迈克尔逊干涉仪进行改装，然后用改装的迈克尔逊干涉仪在一定的温度变化范围内对黄铜的热膨胀伸长量进行实验测量，对得到的实验结果与理论值进行比较，得到了比较好的实验结果，为读者提供一个参考。
关键词：迈克尔逊干涉仪；改装；测量；微小形变量
【中图分类号】：TH744.3 【文献标识码】 A 【文章编号】 2236-1879（2018）02-0025-02
引言
微小形变量的测量技术是很多工程技术中选择材料的一个重要的技术指标，它是从事热工机械、建筑工程设计、通信工程安装及各种新型复合材料研制等工作的科技人员经常要参考和测量的重要物理参数。
测量微小形变量的方法众多，有千分表法[1]、光杠杆法[2]、霍尔传感器法[3]、迈克尔逊干涉法[4]等。
关于微小形变量的测量，许多研究者对各种实验方法进行改善，能很好的进行微小形变量的测量，亦取得了较好的测量效果。
我们在众多方法中，选取迈克尔逊干涉法，对迈克尔逊干涉仪进行改装，测量黄铜在一定的温度变化范围内的热膨胀伸长量，得到比较好的结果。
3 改装的迈克尔逊干涉仪测量微小形变量
3.1迈克尔逊干涉仪的改装。
在文献[4]介绍的迈克尔逊干涉仪的基础上对它进行改装，使反光镜M1脱离精密丝杆，自由滑动于导轨上。
在反光镜M1后面用铁架台和支撑杆固定一个带进出气口的塑料水槽，水槽的左端开个小孔，以便黄铜可以伸出来。
右端将瓷砖片粘在水槽的内壁上，同时用一个铁块顶住水槽外壁，目的是尽可能减小黄铜受热伸长时受到水槽形变的影响。
在水槽中固定一个小木块，用以支撑黄铜在水槽中的平衡。
将黄铜从开的小孔伸入水槽中，露出的一小部分紧贴反光镜M1的底座，水槽的上面开个小孔，把温度计伸入其中，以检测水槽内的温度，将其用铁架台上的一根可移动横杆固定。
将带橡胶塞的锥形瓶装一半左右的水（水不宜装的太满，防止加热时气密性不好，瓶口炸裂），垫上石棉网，置于加热炉上，用加热炉给加热锥形瓶中的水加热，使水蒸气通过导管进入水槽中，使黄铜受热，如图2所示。
3.2实验测量结果与讨论。
根据实验操作过程以及表1中的数据分析，改装后的迈克尔逊干涉仪可以很好的测量微小形变量，其结果还是比较理想的。
所存在的一定误差，是由于实验仪器的不够精密，加上人为操作过程中的偶然误差所导致。
4 结论
通过改装的迈克尔逊干涉仪进行微小形变量的测量所得结果还是比较理想的。
通过的改装，能反映出迈克尔逊干涉仪应用更为广泛。
本实验仪器原理简单，材料简易，成本较低，只要经过简单的改装就可以进行微小形变量的测量。
实验中所产生的一定误差，其原因是多方面的，有实验仪器的精密不够高，还有在计数时引入了主观因素。
但是，只要对实验设备进行一些相应的调整，可以提高测量结果的准确性。
还可对其进行相应的拓展，如测量金属等固体的微小形变量时，可以根据实验需要，依据本实验原理进行相应的改装就可以进行测量。
参考文献
[1] 谢宁，李华振，张季.千分表法测量金属线胀系数实验分析[J].大学物理，2017，36（12）：34-36.
[2] 胡君辉，唐玉梅，赵子珍等.光杠杆法测定金属线胀系数实验分析[J].大学物理实验，2010，23（1）：30-32.
[3] 刘文隆.基于改装的迈克尔逊干涉仪测量微小长度的三种方法[J].江汉大学学报（自然科学版），2012，40（6）：21 -23.
[4] 蒙成举，尹忠东，艾欣.基于迈克尔逊干涉仪的金属线胀系数测量实验[J].中国电力教育，2010，s（2）：165-166.
[5] 姚启钧.光学教程（第五版）[M].北京：高等教育出版社，2014：42-43.
[6] 李椿，章立源，钱尚武.热学（第二版）[M].北京：高等教育出版社，2008：221-223.
作者简介：彭金松，男（1963.3——），广西藤县人，教授。
研究方向：原子核物理和粒子物理。