6.3 分振幅干涉 迈克耳孙干涉仪.
迈克耳孙干涉实验报告
一、实验目的1. 了解迈克耳孙干涉仪的结构及工作原理。
2. 掌握迈克耳孙干涉仪的调试方法。
3. 观察非定域干涉、等倾干涉、等厚干涉等现象。
4. 研究光源的时间相干性和空间相干性。
二、实验仪器与材料1. 迈克耳孙干涉仪2. He-Ne激光器3. 扩束镜4. 薄玻璃片5. 毛玻璃屏6. 光阑7. 粗调手轮8. 细调手轮9. 竖直调节螺钉三、实验原理迈克耳孙干涉仪是一种利用分振幅法获得双光束干涉的精密仪器。
其工作原理如下：1. He-Ne激光器发出的光经过扩束镜后，成为一束平行光。
2. 平行光束通过分束板（半透半反膜），分成两束光。
3. 其中一束光经过M1反射镜反射后，与另一束光在补偿板（与分束板成45度角）处发生干涉。
4. 干涉后的光在毛玻璃屏上形成干涉条纹。
四、实验步骤1. 将迈克耳孙干涉仪置于实验台上，调整水平与垂直，确保仪器稳定。
2. 将He-Ne激光器与扩束镜连接，调整光路，使激光束基本垂直于分束板。
3. 在光源前放置光阑，调节粗调手轮，使激光束通过光阑后，在毛玻璃屏上形成两排光点一一重合。
4. 去掉光阑，换上短焦距透镜，使光源成为发散光束。
调节补偿板，使两束光在毛玻璃屏上形成干涉条纹。
5. 轻轻调节细调手轮，观察干涉条纹的变化，分析非定域干涉、等倾干涉、等厚干涉等现象。
6. 利用干涉条纹，测量光束的波长和空气的折射率。
五、实验结果与分析1. 非定域干涉：当M1与M2垂直时，在毛玻璃屏上观察到两排光点一一重合，形成非定域干涉条纹。
2. 等倾干涉：当M1与M2不垂直时，在毛玻璃屏上观察到干涉条纹向中心聚集，形成等倾干涉条纹。
3. 等厚干涉：在补偿板处放置薄玻璃片，观察干涉条纹的变化，分析等厚干涉现象。
4. 光源的时间相干性和空间相干性：通过观察干涉条纹的变化，分析光源的时间相干性和空间相干性。
六、实验结论1. 成功掌握了迈克耳孙干涉仪的调试方法。
2. 观察到了非定域干涉、等倾干涉、等厚干涉等现象。
大物-迈克尔逊干涉实验
实验报告：迈克尔逊干涉实验一、摘要迈克尔逊干涉仪是光学干涉仪中最常见的一种，它是利用分振幅法产生双光束以实现干涉。
它主要用于长度和折射率的测量，若观察到干涉条纹移动一条，便是动臂移动λ/2。
本实验即利用迈克尔逊干涉仪对长度变化的测量功能，测量压电陶瓷的长度随着外加电压的变化规律。
（逆压电效应及压电系数）实验目的：学习了解迈克耳孙干涉仪的特点，初步掌握如何调整和使用迈克耳孙干涉仪；学习用迈克耳孙干涉仪测量微小位移的方法，并进行压电陶瓷逆压电效应的测量，计算材料的压电系数。
关键词：迈克尔逊干涉仪，压电陶瓷，逆压电效应，计算压电系数二、实验原理迈克耳逊干涉仪的原理是一束入射光经过分光镜分为两束后被对应的平面镜反射回来，这两束光满足干涉条件。
干涉中两束光的不同光程可以通过调节干涉臂长度以及改变介质的折射率来实现。
干涉条纹对应屏幕上等光程差的点，因此，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，在本实验中，则是由于压电陶瓷长度的变化导致一臂的距离变化，光程改变。
光路如图，S为光源（本实验用激光器外接空间滤波器和光阑模拟相干点光源，再加准直镜L可拓展为平行光源），C、D为平面反射镜，其中D是定镜；C为动镜，它和压电陶瓷相连。
A为分光镜，能使入射光分成强度相等的两束（反射光和透射光）。
反射光和透射光分别垂直入射到反射镜C和D，它们经反射后回到A处，再分别经过透射和反射后，来到观察区域(可以是光屏)。
本实验无补偿板，若有，则它与A为相同材料，有相同的厚度，且平行安装，目的是要使参加干涉的两光束经过玻璃板的次数相等，避免引入额外的光程差。
当C和D'严格平行时(D’为D虚像)，表现为等倾干涉的圆环形条纹，移动C时,会不断从干涉的圆环中心“吐出”或向中心“吞进”圆环。
M2和M1'不严格平行时，则表现为等厚干涉条纹.移动M2时，条纹不断移过光屏中某一标记位置，C平移距离 d 与条纹移动数 N 的关系满足：d=Nλ/2，λ为入射光波长。
迈克耳孙干涉仪的调整与使用技巧
迈克耳孙干涉仪的调整与使用技巧迈克耳孙干涉仪（Michelson interferometer）是一种常用的光学仪器，广泛应用于光学测量、干涉实验等领域。
正确的调整和使用迈克耳孙干涉仪对于获得准确的实验结果至关重要。
本文将介绍迈克耳孙干涉仪的调整方法以及使用技巧，帮助读者更好地理解和应用这一仪器。
1. 干涉仪的基本原理迈克耳孙干涉仪是利用光的干涉原理进行测量的仪器。
它由两束光线沿不同路径传播后再次叠加产生干涉，通过观察干涉图案的变化可以获得有关样品或光源的信息。
2. 调整干涉仪的步骤（1）准备工作在调整迈克耳孙干涉仪之前，首先要确保仪器和光源的完好和稳定。
检查干涉仪的光学元件是否清洁，光源是否稳定，确保能够获得高质量的干涉图案。
（2）调整光路通过调整迈克耳孙干涉仪的光路，使得两束光相干，达到干涉的条件。
具体步骤如下：- a. 调整分束镜迈克耳孙干涉仪的分束镜是将光分成两束的关键元件。
调整分束镜的位置和角度，使得两束光线的光程差尽量为零。
- b. 调整反射镜调整迈克耳孙干涉仪的反射镜位置和角度，使得两束光线重新叠加时能够产生明亮的干涉条纹。
通过微调反射镜的位置和角度，使得干涉图案更加清晰和明亮。
（3）干涉图案的观察与调整在调整好光路之后，需要观察干涉图案，并进行调整以获得最佳的观察效果。
根据实验需求，通过微调分束镜和反射镜的位置和角度，调整干涉图案的大小、亮度和清晰度。
3. 干涉仪的使用技巧（1）保持稳定在使用迈克耳孙干涉仪进行实验时，保持仪器和光源的稳定非常关键。
避免干涉仪受到外界震动或温度变化的干扰，以确保实验的准确性和可重复性。
（2）校正光程差干涉仪的光程差是影响干涉图案的重要因素。
在实验中，根据需要可以通过微调分束镜或者引入补偿片等方法，校正光程差以获得所需的干涉效果。
（3）避免散射和干涉损失在进行干涉实验时，需要注意避免光线的散射和干涉损失。
合理调整干涉仪的参数，选择合适的光源和滤波器，减少或者消除散射光和多次反射干涉，确保实验结果的准确性。
迈克尔逊干涉仪
M K
M J
（1-1）
式中，K为弹簧的扭转常数，根据转动定律 式中，J为物体绕转轴的转动惯量，β为角加速度， 由上式得
K
2 令 J
M J
（1-2）
，忽略轴承的磨擦阻力矩，由（1-1）、（1-2）得
d 2 K 2 2 dt J
为光线的入射角，d为空气层的厚度。
当M1、M2‘平行时将产生等厚干涉
a
M1 M2/
M1与M2/不平行，条纹定域在空气锲表面或附近。若 d很小，则条纹为直线（如尖劈实验），且平行于M1与 M2/的交线。若d变大，则条纹变为弧线（如牛顿圈实验 ）。 第k级亮条纹满足：kλ =2dcos 。
4.点光源产生的非定域干涉条纹的形成
水平拉簧 手轮
垂直拉簧 鼓轮
标尺
主尺读数
光路原理图
d
M2 ' M1
2
G1
G2
1
M2激Biblioteka 器半透半 反膜1’
2’
补偿板
迈克耳逊干涉仪产生的干涉，与M1、M2之间的空气薄膜产生的干涉一样。
2. 迈克尔逊干涉仪的工作原理
M1、M2为两垂直放置的平面反射镜，分别固定在两个垂直的臂上。G1、 G2平行放置，与M2固定在同一臂上，且与M1和M2的夹角均为45度。M1
数学方法计算其转动惯量是相当困难的，通常要用实
验的方法来测定其转动惯量。
实验目的
1、了解用扭摆测量弹簧扭转常数的方 法； 2、掌握形状规则和形状不规则几何体 (刚体)转动惯量的测量方法。 3、验证转动惯量平行轴定理。
实验内容
• 1. 用扭摆测定几种不同形状物体 的转动惯量和弹簧的扭转常数，并 与理论值进行比较。
波动光学06迈克尔逊干涉仪
波动光学06迈克尔逊干涉仪汇报人：日期:CATALOGUE目录•迈克尔逊干涉仪概述•迈克尔逊干涉仪的构造与使用•迈克尔逊干涉仪的理论基础•迈克尔逊干涉仪实验结果分析•迈克尔逊干涉仪与其他测量仪器的比较•迈克尔逊干涉仪在科学研究与应用中的价值01迈克尔逊干涉仪概述迈克尔逊干涉仪的定义与原理迈克尔逊干涉仪的定义迈克尔逊干涉仪是一种基于分振幅干涉原理制作的干涉仪，它通过将待测光分成两束，分别经过反射镜反射后再重新叠加，从而实现干涉。
迈克尔逊干涉仪的原理迈克尔逊干涉仪的干涉现象是由光的波动性质和干涉现象所决定的。
当两束光波的波前叠加时，会产生加强或减弱的光强分布，这种现象被称为干涉。
迈克尔逊干涉仪的历史与发展迈克尔逊干涉仪的发明迈克尔逊干涉仪是由美国物理学家Albert Michelson在1881年发明的，它是光学干涉技术的重要工具之一。
迈克尔逊干涉仪的发展随着光学技术和精密机械技术的发展，迈克尔逊干涉仪不断得到改进和完善，其应用领域也不断扩大。
迈克尔逊干涉仪在量子力学实验中有着广泛的应用，例如测量光子的动量和位置、测量原子的能级等。
量子力学实验迈克尔逊干涉仪可用于测量光学表面的反射和透射系数、测量光学薄膜的厚度和折射率等。
光学测量迈克尔逊干涉仪在量子通信中也有着重要的应用，例如量子密钥分发、量子隐形传态等。
量子通信迈克尔逊干涉仪的应用场景02迈克尔逊干涉仪的构造与使用迈克尔逊干涉仪主要由两个平行的反射镜组成，一个反射镜固定不动，另一个反射镜可移动。
两个平行的反射镜通常使用激光或单色光源作为光源。
光源用于检测干涉图案。
探测器迈克尔逊干涉仪的构造与组成放置反射镜将两个反射镜放置在相应的位置，以确保光线可以在两个反射镜之间反射。
校准在使用迈克尔逊干涉仪之前，需要对仪器进行校准，以确保测量准确。
调整反射镜调整移动反射镜的位置，以改变光线的反射次数，并观察干涉图案的变化。
注意事项在调整反射镜时需要小心，避免反射镜被移动或损坏；同时需要注意仪器的清洁和维护，以确保测量准确。
光学—迈克尔逊干涉仪
摘要：迈克尔逊干涉仪,是1883年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。
主要用于长度和折射率的测量。
在近代物理和近代计量技术中，如在光谱线精细结构的研究和用光波标定标准米尺等实验中都有着重要的应用。
利用该仪器的原理，研制出多种专用干涉仪。
关键字：迈克尔逊干涉仪，He-Ne激光器及电源，扩束镜（凸透镜），挡光片一片，升降台，玻璃板，白光光源。
一、迈克尔逊干涉仪工作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。
G2是一面镀上半透半反膜，M1、M2为平面反射镜，M1是固定的，M2和G1精密丝相连，使其可以向前后移动，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。
当M2和M1’严格平行时，M2会移动,表现为等倾干涉的圆环形条纹不断从中心“吐出”或向中心“吞进”。
两平面镜之间的“空气间隙”距离增大时，中心就会“吐出”一个个条纹；反之则“吞进”。
M2和M1’不严格平行时，则表现为等厚干涉条纹，在M2移动时，条纹不断移过视场中某一标记位置，M2平移距离 d 与条纹移动数 N 的关系满足。
迈克尔逊干涉仪示意经M2反射的光三次穿过分光板，而经M1反射的光通过分光板只一次。
补偿板的设置是为了消除这种不对称。
在使用单色光源时，可以利用空气光程来补偿，不一定要补偿板；但在复色光源时，由于玻璃和空气的色散不同，补偿板则是不可或缺的。
如果要观察白光的干涉条纹，臂基本上完全对称，也就是两相干光的光程差要非常小，这时候可以看到彩色条纹；假若M1或M2有略微的倾斜，就可以得到等厚的交线处（d=0）的干涉条纹为中心对称的彩色直条纹，中央条纹由于半波损失为暗条纹。
高二物理计划利用迈克耳孙干涉仪测量光的折射率
高二物理计划利用迈克耳孙干涉仪测量光的折射率利用迈克耳孙干涉仪测量光的折射率是物理实验中常见的实验方法，旨在通过干涉现象来确定光在不同介质中的折射率。
本文将介绍迈克耳孙干涉仪的原理、实验操作步骤及实验结果分析。
一、迈克耳孙干涉仪原理迈克耳孙干涉仪是一种基于干涉现象测量光的相位差的仪器。
它由一束单色光、两个平行的玻璃片和一片厚度可调的透明物体组成。
当光线从一个介质射向另一个介质时，会发生折射现象，导致相位差。
利用迈克耳孙干涉仪可以通过调整其中一块玻璃片与透明物体之间的距离，观察干涉条纹的变化，从而计算得到光的折射率。
二、实验操作步骤1. 准备实验所需材料：迈克耳孙干涉仪、光源、标定物体（如气泡级液体）、调节装置等。
2. 将迈克耳孙干涉仪放置在稳定的台架上，并调整其水平。
3. 打开光源，将光线通过准直系统射入迈克耳孙干涉仪，保证光线严格平行。
4. 调节仪器，使两个平行的玻璃片与透明物体之间保持恒定的距离。
5. 观察干涉条纹，在每个位置记录干涉条纹的变化情况。
6. 将实验数据整理并计算得到光的折射率。
三、实验结果分析通过实验测量得到的干涉条纹数据，我们可以计算得到光的折射率。
具体计算方法如下：1. 假设光线从空气射入玻璃片，经透明物体后再进入玻璃片。
利用光的反射和折射规律，可以得到光的相位差与透明物体与玻璃片之间的光程差之间的关系式。
2. 将实验中测得的光程差代入上述关系式，可以计算得到相位差的数值。
3. 折射率的计算公式为n=λ/(2d*sinθ)，其中λ为光的波长，d为透明物体与玻璃片之间的距离，θ为光线与透明物体的夹角。
4. 代入实验测得的数据，可以计算得到光的折射率。
在实验过程中，需要注意以下几点：1. 确保实验环境稳定，避免外界光线的干扰。
2. 在调整仪器时，要小心操作，防止误伤仪器和自己。
3. 在记录实验数据时，要准确记录每个位置的干涉条纹情况。
总结：利用迈克耳孙干涉仪测量光的折射率是一种常用的物理实验方法。
迈克尔逊干涉仪
迈克尔逊干涉仪迈克尔逊干涉仪是利用干涉条纹精确测定长度或长度改变的仪器.它是迈克尔逊在1881年设计成功的。
迈克尔逊和莫雷应用该仪器进行了测定以太风的著名实验.后人根据此种干涉仪研制出各种具有实用价值的干涉仪。
预备知识⏹光程：光波实际传播的路径与折射率的乘积，⏹光程差：，在杨氏干涉的例子里，它的光程差就可以表示为⏹光程差与相位差的变换关系为：⏹相干条件：两束光满足频率相同，振动方向相同，相位差恒定时即可成为相干光源，这时的光强应表达为：令；对应的位相差为⏹获得相干光光源的两种常见方法1.分波阵面法：从同一波阵面上获取对等的两部分作为子光源成为相干光源；如杨氏实验等。
2.分振幅法：当一束光投射到两种介质的分界面时，它的所有的反射光线或所有的透射光线会聚在一起时即可发生相干；如薄膜干涉等。
⏹迈克尔逊干涉仪的结构和工作原理G2是一面镀上半透半反膜，M1、M2为平面反射镜，M1是固定的，M2和精密丝相连，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。
当M2和M1’严格平行时，M2移动,表现为等倾干涉的圆环形条纹不断从中心“吐出”或向中心“消失”。
两平面镜之间的“空气间隙”距离增大时，中心就会“吐出”一个个条纹；反之则“吞进”一个个条纹。
M2和M1’不严格平行时，则表现为等厚干涉条纹，M2移动时，条纹不断移过视场中某一标记位置，M2平移距离 d 与条纹移动数N 的关系满足。
迈克尔逊干涉仪示意经M2反射的光三次穿过分光板，而经M1反射的光只通过分光板一次.补偿板就是为了消除这种不对称而设置的.在使用单色光源时，补偿板并非必要，可以利用空气光程来补偿；但在复色光源时，因玻璃和空气的色散不同，补偿板则是不可缺少的。
若要观察白光的干涉条纹，两相干光的光程差要非常小，即两臂基本上完全对称，此时可以看到彩色条纹；若M1或M2稍作倾斜，则可以得到等厚的交线处（d=0）的干涉条纹为中心对称彩色直条纹，中央条纹由于半波损失为暗条纹。
迈克耳孙干涉仪的调节和使用
迈克耳孙干涉仪的调节和使用迈克耳孙干涉仪（Michelson Interferometer）是一种常用的精密光学仪器，用于测量光的波长、折射率、光程差等物理量，广泛应用于光学实验中。
下面将对迈克耳孙干涉仪的调节和使用进行详细介绍。
一、迈克耳孙干涉仪的结构当一个光源射向迈克耳孙干涉仪的入射光学系统中时，光线将被镜1反射并与镜2的反射光线相交，然后再次反射而出。
这种干涉现象可以通过调节镜2的位置实现，从而产生干涉图样。
二、调节迈克耳孙干涉仪1.调节两个镜面平行：首先，通过调节镜2的位置，使得干涉斑变得清晰。
然后，利用调节镜2的水平旋钮，观察干涉斑的移动情况。
若干涉斑逐渐移动，说明两个镜面不平行，需要反复调节镜2的位置，直到干涉斑的移动完全停止，达到镜面平行。
2.调节两个镜面垂直：在镜面平行的基础上，使用调节螺丝将镜2微微转动，每次转动一小步，并观察干涉斑的移动情况。
若干涉斑的移动方向逆转，则说明两个镜面不垂直，需要逐渐调整镜2的角度，直到干涉斑的移动方向不再改变。
3.调节光程差：将半透镜调节到合适位置，使得光程差为零。
此时，观察干涉斑的变化，若干涉斑发生移动，则需要适当调整半透镜，使得干涉斑保持稳定。
三、使用迈克耳孙干涉仪1.测量光的波长：通过改变光源的波长，观察干涉斑的移动情况。
利用迈克耳孙干涉仪的干涉现象特点，可以计算出光的波长。
2.测量折射率：将待测物体放入迈克耳孙干涉仪的光路中，通过观察干涉斑的变化，可以获得待测物体的折射率信息。
3.测量光程差：调节迈克耳孙干涉仪的光程差，观察干涉斑的变化情况。
通过测量干涉斑的移动距离，可以确定光程差的大小。
4.测量精度提高：在使用迈克耳孙干涉仪时，要密切注意环境的稳定性，避免振动和温度变化对干涉斑的干扰。
此外，注意避免干涉斑的模糊或重叠现象，可适当调整光源的亮度或透镜的位置。
综上所述，迈克耳孙干涉仪是一种精密的光学仪器，通过调节和使用迈克耳孙干涉仪，可以测量光的波长、折射率、光程差等重要物理量。
迈克耳孙干涉仪实验
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实验原理
迈 克 耳 逊 干 涉 仪 光 路 图
之间形成的是一个空气薄膜. M1与M2′之间形成的是一个空气薄膜. 迈克耳逊干涉仪产生的干涉, 迈克耳逊干涉仪产生的干涉,与M1,M2′之 产生的干涉 间的空气薄膜产生的干涉一样.改变M1, 间的空气薄膜产生的干涉一样.改变M 的相对位置, M2′的相对位置,就可以得到各种形式的干 涉条纹. 涉条纹.
迈克耳逊干涉仪
实验目的 实验原理 实验内容 实验仪器 数据处理 注意事项
实验目的
了解迈克耳孙干涉仪的原理, 了解迈克耳孙干涉仪的原理,结构和调 整方法. 整方法. 观察等倾和等厚干涉条纹,了解其形成 观察等倾和等厚干涉条纹, 条件,条纹分布特点及条纹的变化. 条件,条纹分布特点及条纹的变化. 测量He Ne激光的波长. 测量He-Ne激光的波长. He- 激光的波长
大学物理实验
迈克耳孙干涉仪实验
技术物理系
Hale Waihona Puke 简 介迈克耳逊(Michelson,1852-1931)在1881年设计了 迈克耳逊(Michelson,1852-1931) 1881年设计了 一种独特的干涉仪,并用它从事多方面的研究. 一种独特的干涉仪,并用它从事多方面的研究.他首次以 镉元素红光波长为单位用干涉仪准确测量了国际米原器的 长度,从此长度单位" 有了绝对标准, 长度,从此长度单位"米"有了绝对标准,他利用光的干 涉创造了测量太阳系外星球直径的方法. 涉创造了测量太阳系外星球直径的方法.著名的迈克耳 莫雷实验证明了光速与传播方向无关, 逊—莫雷实验证明了光速与传播方向无关,促进了相对论 的建立,迈克耳逊由于这方面的贡献,获得了1907 1907年诺贝 的建立,迈克耳逊由于这方面的贡献,获得了1907年诺贝 尔物理学奖.至今,以他命名的干涉仪仍被广泛应用着, 尔物理学奖.至今,以他命名的干涉仪仍被广泛应用着, 其它一些重要的干涉仪也都是以它为原型演化而来的. 其它一些重要的干涉仪也都是以它为原型演化而来的.
迈克尔逊干涉仪
迈克尔逊干涉仪迈克尔逊干涉仪是1881年由美国物理学家迈克尔逊和莫雷为研究“以太”漂移而设计制造的精密光学仪器。
历史上，迈克尔逊－莫雷实验结果否定了“以太”的存在，为爱因斯坦建立狭义相对论奠定了基础。
迈克尔逊和莫雷因在这方面的杰出成就获得了1883年诺贝尔物理学奖。
在近代物理学和近代计量科学中，迈克尔逊干涉仪具有重大的影响，得到了广泛应用，特别是20世纪60年代激光出现以后，各种应用就更为广泛。
它不仅可以观察光的等厚、等倾干涉现象，精密地测定光波波长、微小长度、光源的相干长度等，还可以测量气体、液体的折射率等。
迈克尔逊干涉仪是历史上最著名的经典干涉仪，其基本原理已经被推广到许多方面，研制成各种形式的精密仪器，广泛地应用于生产和科学研究领域。
实验内容1、调节和观察非定域干涉条纹。
在屏上看到非定域的同心圆干涉条纹，且圆心位于光场的中间。
观察中心条纹的“冒出”或“缩进”、干涉条纹的粗细和密度变化规律（即与平面镜M 1和M‘2之间距离d的关系），并解释之。
2、利用非定域干涉条纹测量He－Ne激光波长。
3、与理论值比较，计算百分误差。
4、调节和观察等倾干涉条纹。
调出严格的等倾干涉条纹，观察总结条纹粗细和密度（间距）的变化规律，并解释之。
5、调节和观察等厚干涉条纹。
调出等厚干涉条纹，观察总结条纹形状、粗细和密度（间距）的变化规律，并解释之。
6、测钠光的双线波长差。
实验的重与难点1、掌握迈氏干涉的干涉原理。
2、干涉环的调节。
实验操作过程难度比较大，实验技巧与实验原理紧密相连。
操作时必须手脑并用，仔细观察，细心调节。
仪器简介1、迈克尔逊干涉仪：实现各种干涉现象，测定光波波长。
2、He－Ne激光器：相干光源，发出波长为6328埃的单色光。
预习要求1、了解迈克尔逊干涉仪的基本原理和组成结构。
2、理解非定域干涉、等倾干涉和等厚干涉的基本原理和干涉条纹形成条件。
3、了解迈克尔逊干涉仪的调整方法和读数方法。
4、了解用迈克尔逊干涉仪测定光波波长的基本原理和方法。
实验迈克耳孙干涉仪
级数增大，表现为有条纹从中心冒出，反之则湮灭。 （2） 条纹宽度
条纹宽度即研究 ∆δ 的大小，设级数为 k 的亮条纹圆周对应的倾斜角为 δ ，其边上向 外的亮条纹的倾斜角为 δ ＋ ∆δ ，两者满足：
kλ= 2d cosδ ; (k-1)λ= 2d cos(δ + ∆δ )
两式相减得：
2d cosδ − 2d cos(δ + ∆δ ) = λ
重复测量数次，代入公式 kλ=2d 中求出氦氖激光的波长。
组数
1
2
3
4
5
记录
初位置（mm）
末位置(mm)
差值(mm)
波长 (nm)
思考题 1、 调节纳光干涉条纹时，若已调节到“T”形指示线完全重合，但干涉条纹仍未出现， 试分析其原因。 2、 什么是定域干涉，什么是非定域干涉？试分析其产生的条件及成因。 3、 试分析白光照射条件下的干涉条纹情况。
干长度。用 Lm 表示。
Lm
≈
λ0 2 ∆λ
可见，光波的带宽越小，单色性越好，相干长度越长。例如：氦氖激光器发出的光， ∆λ 只
有10−3 ~ 10−6 Å，相干长度可以到达几米甚至几十千米，普通的钠灯和汞灯的 ∆λ ，相干长 度只有一两个厘米，白 灯的 ∆λ ，相干长度为波长的数量级，只能看到级数很小的彩色条
≈
λ 4(d ' − d )
其中 (d ' − d ) 是平面镜 M 1 从干涉条纹最清晰到消失所移动的距离，具体测量时改为测出相
邻两次出现条纹消失平面镜所移动的距离 ∆l = 2 (d ' − d ) 为明显和准确。
由此 可以得到钠光双线波长差。
−2
∆λ
=
λ1
迈克尔孙干涉仪
2d cos ik (2k 1) / 2
暗Байду номын сангаас纹
光学实验
四、等厚干涉条纹
若M1、M2不垂直，有小夹角且光平行入射, 此 时为等厚干涉。因为角度很小，所以光程差仍可近 似为：
δ 2d cos i
光学实验
五、测量激光器波长的原理
当 M1、M2之间距离变小时,可以看到干涉条纹图 样中心，圆形干涉条纹一个个地“陷入”中心,干涉条 纹变稀；当距离变大时，条纹不断的涌出，并向外扩 张, 干涉条纹变密。且每陷入或涌出一个条纹，间隔 2 d 的改变必为 / 2
M2
M1 为一个可移动反射镜， M2 为固定反射镜，G1为分 光板，背面有半透半反膜， G2为补偿板，E为观察镜。
光学实验
M1
P1
P2
M2
M1
E
d
光学实验
三、等倾干涉条纹
a1
S
i
D
a2
M2
A C B
M1
d
光程差为：
δ 2dn cos i
光学实验
由上式可以看出，当d一定时，光程差只随入射角i变 化，亦即具有相同入射角的光线将有相等的光程差。 两束光在无穷远处相遇而干涉，这种干涉称为等倾干 涉。干涉条纹为同心圆环。 明条纹 k
光学实验
七、数据记录
测He-Ne激光的波长数据表
条纹移动数N1 可动镜位置d1(mm) 条纹移动数N2 可动镜位置d2(mm) N=N2- N1 △d=d2- d1(mm)
2d 10 6 (nm) N
0
50
100
150
200
250
300
350
400
大学物理实验-迈克尔孙干涉仪
实验介绍光的干涉现象是光波动说的基础，本实验是关于分振幅干涉的典型例子。
本仪器由迈克尔孙于1880年创制，并在接下来的时间里以此做了检验“以太”是否存在的一系列著名实验，其否定的结果成为了爱因斯坦狭义相对论的重要依据之一。
迈克尔孙干涉仪也具有很多重要的实际应用，如测量微小距离和位移，透明介质的折射率，测定光谱精细结构，检测光学表面等等，此次实验利用迈克尔孙干涉仪测量光源波长。
由于迈克尔孙干涉仪的精巧设计和广泛用途，于1907年获诺贝尔物理学奖。
通过此次实验，可以了解迈克尔孙干涉仪的结构和工作原理，加深对光的等厚、等倾干涉现象，以及对光源的相干长度和时间相干性的理解。
实验原理迈克尔孙干涉仪是利用分振幅的方法产生双光束而实现干涉的，其光路如图所示。
由于分光镜反射面的作用，光自M1和M2的反射相当于自面在M1附近形成的虚像）的反射，即光在迈克尔孙干涉仪中产生的干涉与厚度为d的空气膜产生的干涉等效。
M1∥M2´时形成等倾干涉，此时入射角为i的各光束自M1和M2´反射后相干形成亮条纹的条件是：光程差Δ =2dcosi =kλ⑴式中k为干涉条纹的级次。
入射角i=0时有：2d=kλ⑵调节M1的轴向位置，M1和M2´间的距离d将发生变化，圆心处干涉条纹的级次随之改变，当观察者的目光注视圆心处时将会看到干涉条纹不断“冒出”或“缩进”。
根据⑵式，只要能从迈克尔孙干涉仪上读出始末二态反射镜M1移动的距离Δd并数出在这期间干涉条纹变化（冒出或缩进）的条纹数Δk，就可以计算出光波的波长：λ=2Δd/Δk⑶M1和M2´不完全平行而有一个很小的夹角时形成等厚干涉，此时式⑶近似成立。
严格地讲只有程差Δ=0时，所形成的一条直的干涉条纹才是等厚条纹，不过靠近Δ=0附近的条纹，倾角的影响可略去不计，故也可以看成等厚条纹。
实验仪器此次实验用到的仪器主要有迈克尔孙干涉仪、半导体激光器和扩束镜。
迈克尔孙干涉仪的实体如图。
迈克耳孙干涉仪原理
迈克耳孙干涉仪原理
迈克耳孙干涉仪是一种用来测量光场和衍射性质的精密仪器，它可以测量光照度分布，用来检测对称结构以及衍射介质中的衍射现象。
迈克耳孙干涉仪的基本原理：当光束入射到一个具有半正弦曲面的物体表面上时，其
中一部分光将被反射回光源，这部分光被称为反射光，另一部分光被分成折射光和衍射光。
反射光和折射光的波矢几乎是平行的，衍射光的波矢则发散开。
这些反射光、折射光和衍
射光干涉后，形成图像，仪器可以将其观测并表示出来。
迈克耳孙干涉仪常用来检测测量物体表面形状，反射性物体表面、材料表面粗糙度，
透镜表面的形变和补片的像差及其他近似特性等等。
迈克耳孙干涉仪的基本装置由光源、反射镜和衍射镜组成。
光源提供色散空间，反射
镜用来放射光，衍射镜用来反射并将光线收集回来。
照射到物体表面上的光线，一部分反射回原位，另外一部份会被当前表面形状所影响，从而形成衍射光。
衍射光会在反射镜和衍射镜之间产生有序的图案，即迈克耳孙图像。
迈克耳孙干涉仪可以以比较简单的方式测量几乎任何尺度的视角衍射现象，并分析它
们的情况。
因此，它也可以被用在电子、光学、机械等多种不同的产品设计领域，从而改
善由衍射而带来的问题。
实验五迈克尔逊干涉仪的分振幅干涉研究
1实验五迈克尔逊干涉仪的分振幅干涉研究光的干涉是重要的光学现象之一，是光的波动性的重要实验依据。
两列频率相同、振动方向相同和位相差恒定的相干光在空间相交区域将会发生相互加强或减弱现象，即光的干涉现象。
光的波长虽然很短(4×10－７～8×10－７m 之间)，但干涉条纹的间距和条纹数却很容易用光学仪器测得。
根据干涉条纹数目和间距的变化与光程差、波长等的关系式，可以推出微小长度变化(光波波长数量级)和微小角度变化等，因此干涉现象在照相技术、测量技术等领域有着广泛地应用。
相干光源的获取除用激光外，在实验室中一般是将同一光源采用分波阵面或分振幅两种方法获得，并使其在空间经不同路径会合后产生干涉。
迈克尔逊干涉仪（如图5-1）是1883年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。
在近代物理和近代计量技术中，如在光谱线精细结构的研究和用光波标定标准米尺等实验中都有着重要的应用。
利用该仪器的原理，研制出多种专用干涉仪。
[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．调节观察干涉条纹，测量激光的波长。
3．测量钠双线的波长差。
4．练习用逐差法处理实验数据。
[实验仪器与器材]迈克尔逊干涉仪，钠灯，针孔屏，毛玻璃屏，多束光纤激光源（HNL 55700）。
[实验原理]1．迈克尔逊干涉仪图5-1是迈克尔逊干涉仪实物图。
图5-2是迈克尔逊干涉仪的光路示意图，图中M １和M ２是在相互垂直的两臂上放置的两个平面反射镜，其中M １是固定的；M ２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、细读刻度盘组合而成)读出。
在两臂轴线相交处，有一与两轴成45°角的平行平面玻璃板G １，它的第二个平面上镀有半透（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G １又称为分光板。