试验31迈克尔孙干涉仪的调整与使用
迈克尔逊干涉仪调整和使用
迈克尔逊干涉仪调整和使用【实验目的】1.了解迈克尔逊干涉仪的结构及使用方法。
2.观察等倾干涉现象.3.测量氦-氖激光光源的波长.【实验原理】迈克尔逊干涉仪是1883（1881）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。
迈克尔逊曾用它完成了三个著名的实验：（1）否定“以太”的迈克尔逊—莫雷实验；（2）分析光谱精细结构；（3）利用光波波长标定长度单位．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。
迈克尔逊干涉仪实物图迈克尔逊干涉仪的主体结构包括：（１）底座（２）导轨（３）拖板部分（４）定镜部分（５）读数系统和传动部分（６）附件光路图当M1与M2，之间距离变大时，圆形干涉条纹从中心一个个长出,并向外扩张干涉条纹变密;距离变小时，圆形干涉条纹一个个向中心缩进,干涉条纹变稀。
不同光程差下的等倾干涉图象调出适当宽度的等倾干涉圆条纹，然后转动微动手轮，将干涉圈中心调到最暗（或最亮），记下移动镜M2位置L0，继续转动微动手轮，当条纹变化数为m时，记下移动镜位置L2，则根据平板双光束干涉原理，测得单色光源的波长【实验仪器】迈克尔逊干涉仪(见实物图)：氦氖激光光源、水平尺：用于校准迈克尔逊干涉仪底座水平；导轨固定在一只稳定的底座上，底座上有三只调平螺丝，支承调平后可以拧紧锁紧圈，以保持座架稳定。
丝杠螺距为1mm，转动粗动手轮，经过一对传动比大约为2：1的齿轮付带动丝杆旋转与丝杆啮合的可调螺母，通过方转挡块及顶块带动移动镜在导轨面上滑动，实现粗动，移动距离的毫米数可在机体侧面的毫米刻尺（被挡住，没有画出来）上读得；通过读数窗口可读到0.01 mm，微动手轮可读到0.0001 mm 。
【实验步骤】见书【注意事项】干涉仪是精密光学仪器，使用中不能触摸光学元件光学表面；不要对着仪器说话、咳嗽等；测量时动作要轻、要缓，尽量使身体部位离开实验台面，以防震动。
迈克尔逊干涉仪的调整和使用
150 37.07750 400 37.15680 250 0.07930
200 37.09330 450 37.17255 250 0.07925
干涉环变化数 k2 位置读数 环数差
d2 mm
k k2 k1
di d2 d1 mm
平均值
代入数据
d
d
i 1
2 0.00004 U mm 3 1010 m k 250 2U d
测量结果表示
U (6337 3) 1010 m
迈克尔逊干涉仪的调节和使用
测量结果的相对误差
标 测 6328 6337 0 E 100 0 100 0 0 0.14 0 0 标 6328
M1 '
S
1'
迈克尔逊干涉仪的调节和使用
3、白光照射下看到彩色干涉条纹 条件：对于等倾干涉，要求 d 接近于零；对于等厚 干涉，只有ห้องสมุดไป่ตู้ M1′、M2 交线附近才可以看到。
点光源照明产生的干涉图（非定域干涉） 两个相干的单色点光源所发出的球面波在空间多 处相遇皆可产生干涉，此干涉不局限于某一特定区域， 称为非定域干涉。
迈克尔逊干涉仪的调节和使用
五、数据处理
干涉环变化数 k1 位置读数
d1 mm
0 37.03005 250 37.10915 250 0.07910
50 37.04590 300 37.12505 250 0.07915
100 37.06170 350 37.14095 250 0.07925
迈克尔逊干涉仪的调节和使用
四、实验内容
迈克尔逊干涉仪的调节
实验314迈克尔逊干涉仪的调整与使用讲义
实验3.14 迈克尔逊干涉仪的调整与使用实验简介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。
迈干仪结构简单、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。
实验报告迈克尔孙干涉仪的调节和使用
实验报告迈克尔孙干涉仪的调节和使用摘要：本实验使用迈克尔孙干涉仪进行调节和使用的实验。
通过调节迈克尔孙干涉仪的各个参数，观察干涉条纹的变化，并利用干涉条纹的变化来测量试样的折射率。
实验结果表明，迈克尔孙干涉仪可以用于精确测量试样的折射率。
1.引言迈克尔孙干涉仪是一种常用的实验仪器，常用于测量试样的折射率。
其原理是利用干涉现象测量光的相位差，从而得到试样的折射率。
本实验的目的是通过调节迈克尔孙干涉仪的各个参数，观察干涉条纹的变化，并利用干涉条纹的变化来测量试样的折射率。
2.实验装置本实验使用的实验装置如下：-迈克尔孙干涉仪-光源-干涉条纹观察装置-试样3.实验步骤3.1调节光源位置首先，调节光源的位置，使得光线尽可能的聚焦。
将光源放置在干涉仪的一端，调节位置直到光线尽可能聚焦在另一端的反射镜上。
3.2调节反射镜位置接下来，调节干涉仪中的两个反射镜的位置，使得光线在两个反射镜上反射后能够相互叠加干涉。
调节两个反射镜的位置，使得光线在回程时能够与出发时的光线叠加干涉。
3.3调节反射镜角度在保持反射镜位置不变的情况下，调节反射镜的角度，使得光线在反射时达到最大干涉效果。
观察干涉条纹的亮度变化，调整反射镜角度直到达到最亮的干涉条纹。
3.4放置试样将试样放置在干涉仪的一端，观察干涉条纹的变化。
根据干涉条纹的变化，可以得到试样的折射率。
4.结果与分析实验结果表明，通过调节迈克尔孙干涉仪的各个参数，可以观察到干涉条纹的变化。
实验中观察到的干涉条纹的亮度变化可以用来测量试样的折射率。
根据干涉条纹的位置变化，可以计算出试样的相对折射率，进而得到试样的绝对折射率。
5.总结本实验通过调节迈克尔孙干涉仪的各个参数，观察干涉条纹的变化，并利用干涉条纹的变化来测量试样的折射率。
实验结果表明，迈克尔孙干涉仪可以用于精确测量试样的折射率。
这对于光学相关领域的研究具有重要的意义。
迈克尔逊干涉仪的调节和使用
迈克尔逊干涉仪的调节和使用迈克尔逊干涉仪是光学实验中一种重要的仪器，它的原理是基于干涉现象来测量长度、速度、折射率等物理量。
因此，正确地调节和使用迈克尔逊干涉仪对于实验结果的准确性和可靠性至关重要。
一、调节步骤1、粗调：首先调整干涉仪的粗调旋钮，使干涉条纹大致对称。
2、细调：然后调整干涉仪的细调旋钮，使干涉条纹更加清晰、对称。
具体步骤如下：（1）将光源对准干涉仪的入射缝，调整干涉仪的三个脚螺旋，使干涉条纹出现在视野中。
（2）调节干涉仪的粗调旋钮，使干涉条纹大致对称。
（3）调节干涉仪的细调旋钮，使干涉条纹更加清晰、对称。
可以通过观察干涉条纹的移动方向和距离来判断调节是否正确。
（4）重复以上步骤，直到干涉条纹完全对称、清晰。
二、使用注意事项1、保持干涉仪的清洁，避免灰尘和污垢进入干涉仪内部。
2、在调节过程中，要轻拿轻放，避免损坏干涉仪的精密部件。
3、在使用过程中，要避免过度调节粗调旋钮和细调旋钮，以免损坏干涉仪的调节机构。
4、在记录实验数据时，要保证记录的准确性和完整性。
5、在实验结束后，要将干涉仪恢复到初始状态，以便下一次使用。
正确地调节和使用迈克尔逊干涉仪需要耐心和细心。
只有掌握了正确的调节方法，才能更好地发挥其作用，提高实验的准确性和可靠性。
迈克尔逊干涉仪法测定玻璃折射率迈克尔逊干涉仪是一种精密的光学仪器，其原理基于干涉现象，能够用于测量微小的长度变化和折射率。
本文将介绍如何使用迈克尔逊干涉仪法测定玻璃的折射率。
一、实验原理折射率是光学材料的一个重要参数，它反映了光在材料中传播速度的改变。
迈克尔逊干涉仪法利用干涉现象来测量折射率。
当光线通过不同介质时，其速度和波长都会发生变化，这就导致了光程差的产生。
通过测量光程差，我们可以计算出介质的折射率。
二、实验步骤1、准备实验器材：迈克尔逊干涉仪、单色光源（如激光）、测量尺、待测玻璃片。
2、将单色光源通过分束器分为两束相干光束，一束直接照射到参考镜，另一束经过待测玻璃片后照射到测量镜。
迈克尔逊干涉仪的调节与使用
实验三十四 迈克尔逊干涉仪的调节与使用迈克尔孙干涉仪是1880年美国物理学家迈克尔孙设计、制作的精密光学仪器，是许多近代干涉仪的原型。
它利用分振幅法产生双光束以实现光的干涉，可以用它来观察光的等倾、等厚和多光束干涉现象，测定单色光的波长和光源的相干长度等。
在近代物理和计量技术中有广泛的应用。
一 实 验 目 的（1）了解迈克尔孙干涉仪的结构、原理。
（2）利用迈克尔孙干涉仪观察干涉现象。
（3）利用迈克尔孙干涉仪测He-Ne 激光的波长。
二 实 验 原 理迈克尔孙干涉仪原理图如图35-1所示，在图中：S 为光源，G 1为半镀银板（使照在上面的光线既能反射又能透射，而这两部分光的强度又大致相等），G 2为补偿板，材料与厚度均与G 1板相同，且与G 1板平行。
M 1、M 2为平面反射镜。
光源S 发出的He-Ne 激光经会聚透镜L 扩束后，射向G 1板。
在半镀银面上分成两束光：光束（1）受半镀银面反射折向M 1镜，光束（2）透过半镀银面射向M 2镜。
二束光仍按原路反回射向观察者E （或接收屏）相遇发生干涉。
G 2板的作用是使（1）、（2）两光束都经过玻璃三次，其光程差就纯粹是因为M 1、M 2镜与G 1板的距离不同而引起。
由此可见，这种装置使相干的光束在相干之前分别走了很长的路程，为清楚起见，光路可简化为如图 2 所示，观察者自E 处向G 1板看去，直接看到M 2镜在G 1板的反射像，此虚像以M 2'表示。
对于观察者来说，M 1、M 2镜所引起的干涉，显然与M 1、M 2'之间的空气层所引起的干涉等效。
因此在考虑干涉时，M 1、M 2'镜之间的空气层就成为仪器的主要部分。
本仪器设计的优点也就在于M 2'不是实物，因而可以任意改变M 1、M 2'之间的距离——可以使M 2'在M 1镜的前面或后面，也可以使它们完全重叠或相交。
1. 等倾干涉 当M 1、M 2'完全平行时，将获得等倾干涉，其干涉条纹的形状决定于来自光源平面上的入射角i （如图35-3所示），在垂直于观察方向的光源平面S 上，自以O 点为中心的圆周上各点发出的光以相同的倾角k i ，入射到M 1、M 2'之间的空气层，所以它的干涉图样是同心圆环，其位置取决于光程差∆L 。
迈克尔逊干涉仪的调节和使用
实验报告班级姓名学号日期室温25.7℃气压102.51KPa 成绩教师实验名称迈克尔逊干涉仪的调节和使用【实验目的】1、了解迈克尔逊干涉仪的工作原理，掌握其调节和使用的方法；2、应用迈克逊干涉仪，测量He-Ne激光器、扩束镜。
【实验仪器】迈克尔逊干涉仪、He-Ne激光器、扩束镜。
【实验原理】迈克尔逊干涉仪的光路和结构如图所示。
M1、M2是一对精密磨光的平面反射镜，M1的位置是固定的，M2可沿导轨前后移动。
G1、G2是厚度和折射率都完全相同的一对平行玻璃板，与M1、M2均成45°角。
G1的一个表面镀有半反射、半透射膜A，使射到其上的光线分为光强度差不多相等的反射光和透射光；G1称为分光板。
当光照到G1上时，在半透膜上分成相互垂直的两束光，透射光（1）射到M1，经M1反射后，透过G2，在G1的半透膜上反射后射向E；反射光（2）射到M2，经M2反射后，透过G1射向E。
由于光线（2）前后共通过G1三次，而光线（1）只通过G1一次，有了G2，它们在玻璃中的光程便相等了，于是计算这两束光的光程差时，只需计算两束光在空气中的光程差就可以了，所以G2称为补偿板。
当观察者从E处向G1看去时，除直接看到M2外还看到M1的像M1ˊ。
于是（1）、（2）两束光如同从M2与M1ˊ反射来的，因此迈克尔逊干涉仪中所产生的干涉和M1´～M2间“形成”的空气薄膜的干涉等效。
当M1 和M2ˊ严格平行时，所得的干涉为等倾干涉。
所有倾角为i的入射光束，由M1和M2ˊ反射光线的光程差△均为△=2dcosiM2平行M1’且相距为d，S发出的光对M2来说，如S’发出的光，而对于E处的观察者来说，S’如位于S2’一样。
又由于半反射膜G的作用，M1如同处于S1’的位置，所以E处观察到的干涉条纹，犹如S1’、S2’发出的球面波，它们在空间处处相干，把观察屏放在E空间不同位置，都可以看到干涉花纹，因此这一干涉为非定域干涉。
如果把观察屏放在垂直于S1’、S2’的位置上，则可以看到一组同心圆，而圆心就是S1’,、S2’的连线与屏的交点E 。
实验报告_迈克耳孙干涉仪的调整与使用
d (mm)
N
d (mm)
Δ60(mm)
0
60
10
70
20
80
30
பைடு நூலகம்90
40
100
50
110
计算：
4．选作：
【结论】
结论：
【复习题】
迈克耳逊干涉仪在什么状态才能出现清晰的等倾干涉条纹？应该如何调节仪器到改状态？
报告成绩（满分30分）：指导教师签名：日期：
姓名
学号
院系
时间
地点
【实验题目】迈克耳逊干涉仪的调整与使用
【实验记录与数据处理】
1．实验仪器
仪器名称、型号
编号
2．仪器调整记录：
步骤
状态
教师检查
备注
1．外光路
等高共轴，视场照明均匀
2．粗调
针像重合
条纹4-5条，清晰
3．细调
圆条纹，清晰，中心大小基本不变
4. 0级
彩色条纹，视场中央，坐标，转向
3．光波波长测定
实验迈克尔逊干涉仪的调节和使用
实验迈克尔逊干涉仪的调节和使用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、平面角检测技术、材料应力及形变研究等领域有着广泛地应用。
迈克尔逊干涉仪(如图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。
调节和观察等倾干涉、等厚干涉和非定域干涉现象;3.测量Ｈe—Ne激光的波长．【实验仪器】迈克耳逊干涉仪，Hｅ—Ne激光器,扩束透镜，毛玻璃，接收屏．【实验原理】:图１迈克耳逊干涉仪是利用半透膜分光板的反射和透射，把来自同一光源的光线用分振幅法分成两束相干光。
以实现光的干涉的一种仪器,它是用来测量长度或长度变化的精密光学仪器.下面介绍其结构及测量原理。
1迈克耳逊干涉仪结构简介1ｍm的精密丝杠,丝杠的一端与齿轮系统相连接.转动鼓轮或微调鼓轮都可使丝杠转动,从而带动滑块及固定在滑块上的反射镜M1沿着导轨移动．反射镜Ｍ1的位置读数由台面一侧的毫米标尺、读数窗9内的鼓轮刻度盘的读数（最小刻度为0。
01mm),及微调鼓轮刻度盘读数（最小分度为)读出。
反射镜M2固定在导轨的一侧．Ｍ１，Ｍ2两镜的背面各有三个调节螺钉，用以调节镜面的方位。
迈克尔逊干涉仪的调节和使用实验新的体会
迈克尔逊干涉仪的调节和使用实验新的体会迈克尔逊干涉仪的调节和使用实验新的体会导读：迈克尔逊干涉仪是一种独特的光学装置，广泛应用于干涉现象的研究和精密测量领域。
本文将从调节和使用迈克尔逊干涉仪的角度，介绍该装置的原理和实验过程，并分享我在进行实验时的新体会。
一、迈克尔逊干涉仪的原理与调节1. 原理概述迈克尔逊干涉仪是由美国物理学家阿尔伯特·A·迈克尔逊在19世纪末发明的，用于测量光的波长、光速等物理量。
其基本原理是通过将光束分为两路，经半反射镜反射后再次合并，形成干涉条纹。
通过测量和观察干涉条纹的变化，可以获取待测物体的信息。
2. 装置调节调节迈克尔逊干涉仪是进行实验的首要任务。
以下是一般调节步骤：（1）调节光路：确保光路的准直和平行性，可使用准直仪和平行光组合器来辅助。
（2）调节透镜：调整透镜位置和倾斜度，使光束聚焦到半反射镜上。
（3）控制反射镜：微调反射镜的倾斜度和角度，以获得清晰的干涉条纹。
3. 难点与解决方法在调节迈克尔逊干涉仪时，可能遇到以下难点：（1）光路调节困难：由于光的特性，光路的调节可能较为复杂。
可以通过使用辅助装置如准直仪和平行光组合器，来辅助调整光路。
（2）干涉条纹不清晰：干涉条纹的清晰度直接影响实验结果的准确性。
在调节过程中，需细致调整半反射镜的倾斜度和角度，以获得清晰的干涉条纹。
二、使用实验的新体会在进行迈克尔逊干涉仪的实验过程中，我深刻体会到了以下几点：1. 干涉现象的复杂性迈克尔逊干涉仪是一种高度精密的光学装置，其探究的是光的干涉现象。
通过调节和使用干涉仪，我才意识到干涉现象的复杂性。
干涉条纹的变化不仅受到光路的调节，还会受到环境中光的干扰等因素影响。
在实验中需要耐心和细心地进行调整，以确保实验结果的准确性。
2. 精密度与灵敏度的平衡在实验过程中，我发现迈克尔逊干涉仪的使用需要平衡精密度和灵敏度。
调节过程中，虽然可以通过细致调整获得更清晰的干涉条纹，但过分精细的调节可能会导致实验结果受到微小干扰的影响。
迈克尔逊干涉仪的调整和使用
2 迈克尔逊干涉仪的调整和使用仪器简介迈克尔逊干涉仪是1883年美国物理学家迈克尔逊和莫雷发明的分振幅法双光束干涉仪，其主要特点是两相干光束分得很开，且它们的光程差可通过移动一个反射镜（本实验采用此方法）或在一光路中加入一种介质来方便地改变，利用它可以测量微小长度及其变化，随着应用的需要，迈克尔逊干涉仪有多种多样的形式。
迈克尔逊干涉仪的结构如图，一个机械台面5固定在较重的铸铁底座2上，底座上有三个调节螺丝钉1，用来调节台面的水平。
在台面上装有螺距为1毫米的精密丝杆6，丝杆的一端与齿轮系统12相连接，转动手轮13或微调鼓轮15，都可使丝杆转动，从而使卡在丝杠上的平面镜M 2沿着导轨7移动。
M 2镜的位置及移动的距离可从装在台面左侧的毫米标尺（未画出）、读数窗11及微调鼓轮15上读出。
手轮和微调鼓轮圆周均被分成100小格，微调鼓轮每转一周，手轮就转过1格；手轮每转过一周（由读数窗读出），M 2镜就平移1毫米。
由此可见，三个位置读数时，最小刻度有如下关系：毫米标尺（直线）∶手轮（读数窗）∶微调鼓轮（刻度圆周）＝104∶102∶1根据有效数字的特点，在微调鼓轮圆周上还可估读一位，即以毫米为单位记录M 2镜的位置时，应保留到10-5。
M 1镜是固定在镜台上的，M 1 、M 2两镜的后面各有三个螺丝钉4，可改变镜面倾斜度（实验中只调节M 1镜后的螺丝），M 1镜台下面还有一个水平微调螺丝和一个垂直微调螺丝，其松紧使镜台产生一极小的形变，从而可以对M 1镜的倾斜度作更精细的调节，G 1和G 2分别为分光板和补偿板。
M 1 、M 2和G 1的内表面都镀了银（便于反射光线，其中G 1的内表面为半反射面）。
在操作及测量读数时要注意：(1)分光板G 1、补偿板G 2和平面镜M 1（M 2）均成45°角，且已固定在基座上，调节时动作要轻，不得强扳。
(2)分光板G 1、补偿板G 2、平面镜M 1和平面镜M 2均为精密光学元件，必须保持清洁，切忌6精密丝杆(附标尺)11 读数窗 12 13 15 14 16触摸或拆卸，也不要擦拭光学表面。
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。
迈克尔逊干涉仪的调整和使用
物理实验中心
干涉条纹
`
主尺
粗动手轮 读数窗口
微动手轮
3 3. 5 2 2 4 6
读数为
3 3 . 5 2 2 4 6 mm
迈克尔逊干涉仪的调节
1.转动粗动手轮，移动反射镜M1 位于大约45毫米到50毫米之间， 将反射镜M2背后的两个螺钉放松，两个拉簧调节螺丝旋至调节范围 中间，即不很松又不很紧。
2.将激光器放在干涉仪左侧，调节激光管垂直于导轨，激光束射 向分光板G1的中心部位，这时在毛玻璃观察屏上就会出现两排光点。 转动激光管聚焦调节轮，使毛玻璃观察屏上呈现最细小的光点。 3.调节M2镜背后的两个螺钉，使两排光点中最亮的两个重合，此 时两个反射镜M1和M2大致互相垂直。 4.将透镜放在激光器与干涉仪之间，使激光束通过透镜照射到分 光板上，这时在毛玻璃观察屏上就会出现干涉条纹。否则，重新进 行步骤2、3的调节。
3.为避免螺旋空转引入误差，在测量前必须调整 零点：使微动手轮和粗动手轮转动方向保持一致，将 微动手轮转至零刻线，并转动粗动手轮对齐读数窗口 中的某一刻度线。调整好零点后，应将微动手轮按调 整零点的方向转动，直到干涉条纹开始均匀变化时， 再沿同一方向转动微动手轮进行单向测量。 4.眼睛不能对着激光束直视。
5.在毛玻璃观察屏上出现干涉条纹的基础上，再仔细调节两个拉 簧螺丝，直到能看到位置适中、清晰的圆环状的干涉条纹。轻轻转 动粗动手轮和微动手轮，可观察到干涉圆环的“吞进”和“吐出”。
注意事项
1.迈克尔逊干涉仪是非常精密的光学仪器，操作 时不能急躁；绝对不许用手触摸各光学元件，也不许 用任何东西擦拭。 2.可在导轨上移动的反射镜M1背后的两个螺钉不 能动。
大学物理实验报告之迈克尔逊干涉仪的调节与使用
迈克尔逊干涉仪的调节与使用、实验目的1、了解迈克尔逊干涉仪的结构原理并掌握调节方法2、观察等厚干涉、等倾干涉以及白光干涉。
3、测量钠双线的波长差。
二、仪器用品迈克尔逊干涉仪，He-Ne多光束光纤激光器。
三、实验原理1、迈克尔逊干涉仪：迈克耳孙干涉仪是一个分振幅法的双光束干涉仪，其光路如图所示，它由反射镜M、M、分束镜P和补偿板P组1212成。
其中M是一个固定反射镜，反射镜M可以沿光轴前12后移动，它们分别放置在两个相互垂直臂中；分束镜和补偿板与两个反射镜均成45°，且相互平行；分束镜P的一1 个面镀有半透半反膜，它能将入射光等强度地分为两束补偿板是一个与分束镜厚度和折射率完全相同的玻璃板。
迈克耳孙干涉仪的结构如图所示。
镜M、M的背面各有三12个螺丝，调节M、M镜面的倾斜度，M的下端还附有两个121互相垂直的微动拉簧螺丝，用以精确地调整M的倾斜度。
1M镜所在的导轨拖板由精密丝杠带动，可沿导轨前后移动。
2M镜的位置由三个读数尺所读出的数值的和来确定：主尺、2粗调手轮和微调手轮。
1*14-5-2辺应匚孙卜沙腫1...I'劭型昇-川出世柿沖叶轨沖灯樓山氐川比II.T-帧和黑1」；k训“山射袒.M宀-分他出5M船比〔:川1机IWJMfili孜御LXII-训定乖血；is—flldtj PifcqM-jMttljrJ3M,的术T・|；f板蝉狀：IM盛刑P轮I订一MJ勺忙ll忡.Ji端迂如图所示，多光束激光器提供的每条光纤的输出端是一个短焦距凸透镜，经其会聚后的激光束，可以认为是一个很好的点光源S发出的球面光波。
5'为5经皿及6反射后111所成的像，S'为S经G及M反射后所成的像。
S'和S'21221 为两相干光源，发出的球面波在其相遇的空间处处相干,为非定域干涉，在相遇处都能产生干涉条纹。
空间任一点P的干涉明暗由S'和S'到该点的光程差A=r-r决定,2121 其中r和r分别为S'和S'到P点的光程。
迈克尔逊干涉仪的调整与使用.
干 涉 光 路 原 理 图
分光板把入射光分成两束强度几乎相等的光束（因此迈克 尔逊干涉仪是分振幅干涉），这两束光经过两个平面镜的 反射之后汇集到分光板后面发生干涉，形成干涉条纹（因 此迈克尔逊干涉仪是双光束干涉）。可动平面镜和固定平 面镜的虚像形成了一个薄的空气层，这两束光可以看成是 从该膜的上下底面上方反射回来的。这种干涉现象跟厚度
空气劈尖，则形成等厚干涉条纹------直条纹。 5、如果利用扩展白光源，则可以看到彩色条纹。
【实验内容】
一、调节迈克尔逊干涉仪
粗调：将迈克尔逊干涉仪三个底脚螺丝调平；两个平面 镜后面的调节螺钉松紧适当；镜座上的两个调节 螺钉松紧适当；转动粗调手轮，使两个平面镜到 分光板的距离大致相等。
细调：调节激光器使光束水平，并入射到分光板的中心 且使入射光与反射光基本重合，仔细耐心轻缓的调 节两个平面镜后面的螺钉，使两个平面镜反射到观 察屏上的发光最亮点严格重合，此时在观察屏上能 够看到很小范围的干涉条纹。说明迈克尔逊干涉仪 基本调好。
1、分析并说明迈克耳逊干涉仪中所看到的明暗相 间的同心圆环与牛顿环有何异同？
2、分纹时，如确实用激光已调节
好，改换钠光后，但条纹并未出现，试分析可 能的原因。
再见！
仔细调节镜座上的两个调节螺钉中的一个，使空气膜 变成有一微小夹角的空气劈尖，则可看到直条纹----定 域在薄膜附近的等厚干涉条纹。
三、白光干涉----彩色条纹的观察
换上扩展的白光光源照亮分光板。
自行设计实验步骤，观察彩色条纹。
为什么彩色干涉条纹只能出 现在接近于零的地方？ 如何找到这一位置？
【思考与讨论】
二、观察非定域干涉图样并测量He—Ne激光的波长
在He—Ne激光器和分光板之间放上扩束透镜，使发散 的激光束均匀照亮分光板，则在观察屏上看到同心圆环 条纹———这就是点光源形成的非定域干涉条纹。如果 圆心不在屏的中心，应调整镜座上的两个调节螺钉。
迈克尔逊干涉仪的调整与使用
图23-2 等倾干涉光路图实验二十三 迈克尔逊干涉仪的调整与使用光的干涉现象是光的波动性的一种表现。
当一束光被分成两束，经过不同路径再相遇时，如果光程差小于该束光的相干长度，将会出现干涉现象。
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。
自1881年问世以来，迈克尔逊曾用它完成了三个著名的实验：否定“以太”的迈克尔逊—莫雷实验，光谱精细结构和利用光波波长标定长度单位。
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的基本原理发展的各种精密仪器已广泛应用于生产和科研领域。
【实验目的】1．了解迈克尔逊干涉仪的结构原理和调节方法；2．观察非定域干涉、定域等倾干涉、等厚干涉及白光干涉现象； 3．测量光波波长，了解条纹可见度等概念的物理意义。
【实验原理】1．迈克尔逊干涉仪的结构原理迈克尔逊干涉仪的典型光路如图23-1所示。
图中Μ1和Μ2是两面平面反射镜，分别装在相互垂直的两臂上。
Μ1位置固定而Μ2可通过精密丝杆沿臂长方向移动；Μ2倾角固定而Μ1的倾角可通过背面螺丝调节。
G 1和G 2是两块完全相同的玻璃板，在G 1的后表面上镀有半透明的银膜，能使入射光分为振幅相等的反射光和透射光，称为分光板。
G 1和G 2与M 1和M 2成45℃角倾斜安装。
由光源发出的光束，通过分光板G 1分成反射光束1和透射光束2，分别射向M 2和M 1，并被反射回到G 1。
由于两束光是相干光，从而产生干涉。
干涉仪中G 2称为补偿板，是为了使光束2也同光束1一样地三次通过玻璃板，以保证两光束间的光程差不致过大(这对使用单色性不好的光源是必要的)。
由于G 1银膜的反射，使在M 2附近形成M 1的一个虚象M 1＇。
因此，光束1图23-1 迈克尔逊于涉仪的典型光路和光束2的干涉等效于由M 2和M 1＇之间空气薄膜产生的干涉。
2．等倾干涉(定域干涉) 如图2所示，波长为λ的光束y 经间隔为d 的上下两平面M 2和M 1＇反射，反射后的光束分别为y 1和y 2。
迈克尔逊干涉仪的调节和使用
实验仪器
观察屏
分光板
补偿板 全反镜
粗调手轮 细调手轮
水平调节螺丝 竖直调节螺丝
实验仪器
主尺
粗动手轮读数窗口
最后读数为：33.52246mm
微动手轮
迈克耳逊干涉仪的调节 （技能训练的重点）
1、光源的调节 放置好钠光灯使光源和分光板G1、补偿板G2及反射镜M2中心大致等高，且
三者连线大致垂直于M2镜。适当调节光源及扩束透镜的位置使得在E处视野可看 到均匀的亮斑。 2、等倾干涉条纹的调节 1）转动粗动手轮，尽量使M1、M2距分光板后表面的距离相等。
实验内容
调整迈克尔逊干涉仪 测钠光的波长
转动微动手轮观察干涉条纹的“冒出” 或“缩进”现象，记录干涉条纹“冒出” 或“缩进”50条相对应的M1反射镜的位置d，连续 测10组数据。自行设计数据表格。
数据处理
用逐差法处理数据，计算波长的不确定度，正确表 示实验结果。
优点： 保持了多次测量的优点，减少了随机误差。逐差法 计算简便，可随时“逐差验证”，及时发现数据规 律或错误数据。 适用条件： 要求自变量等间隔变化，函数关系为线性。
半个波长时，便有一个条纹涌出（淹没）。设涌出或淹没的条纹数N，则 λ=2Δd/N. 3、d增大时条纹变细变密，d减小时条纹变粗变疏。
实验原理
利用薄膜等倾干涉测波长
干涉图象中，随着d 的增大或减小，条纹从中 心“冒出”或向中心“缩入”。设M1移动d时， K的变化量为N则
d N
2
数出N个条纹对应的d，即可求出波长。
迈克尔逊干涉仪的调节和使 用
光学实验
主要内容
简介 实验目的 实验原理 实验仪器
实验内容 数据处理 注意事项
简介
迈克尔逊干涉仪的调节与使用最定版
迈克尔逊干涉仪的调节和使用096041A 朱欢摘要：物理实验课的开设对激发学生的求知欲,拓宽其知识面,培养其创新思维能力等方面都具有重要意义.本文以迈克耳逊干涉仪实验为例,讨论了怎么利用迈克尔逊干涉仪测量透明介质的折射率和厚度还讨论了转动手轮时干涉条纹的吞吐以及干涉条纹的疏密的原因,而且还对能否用点光源做该验所满足的条件做出了讨论。
关键字:折射率(Refractive index),厚度(thickness),干涉条纹吞吐(interference fringe turnover),点光源(point source),干涉(interference)。
一、实验背景：迈克尔逊(Albert Abrham Michelson , 1852~1931)是美国芝加哥大学著名的实验物理学家，1881年迈克尔逊制成可测定微小长度、折射率和光波长的第一台干涉仪。
他又用干涉仪做了历史上极有价值的三个实验。
迈克尔逊因为精密仪器和借助这些所进行的光谱学和度量学等工作，获得了1907年度的诺贝尔物理学奖，成为了第一位获得诺贝尔物理学奖的美国人。
1896年迈克尔逊和莫雷最早用干涉仪观察到氢和Hα线是双线结构，并系统地研究了光谱线的精细结构，这在现代原子理论中起到了重要作用；迈克尔逊首次用干涉仪测得镉红线波长（λ=643.84696nm），并以此波长测定了标准米（1m=1553164.13镉红线波长）。
迈克尔逊干涉仪是近代干涉仪的一个原型，在它的基础上发展起了泰曼干涉仪，在制造高质量的光学仪器工厂中应用很广，如用于检测棱镜、透镜和平面镜的质量等。
又如风洞中研究气流变化的马赫-曾德尔（Mach-Zehnder）干涉仪以及现代蓬勃发展的各类干涉调制光谱仪也是以此为基础的。
这些仪器在近代物理和计量技术中被广泛的应用。
二、实验理论分析：(一)、迈克尔逊干涉仪：迈克尔逊干涉仪是根据分振幅的干涉原理制成双光束干涉的精密实验仪器。
它的主要特点：两相干光束分得很开；光程差的改变可以通过移动一个反射镜（或在光路中加入另一种介质）实现。
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时，有
∆ = 2d cos θ
而
cosθ ≈ 1 −
所以
θ
2
2
θ ≈
r Z
r2 ∆ = 2d − 1 2Z 2
（4-31-1）
①亮纹条件 当 ∆ = Kλ 时产生亮纹，其轨迹为圆。即
r2 − 2d 1 2 Z 2 = Kλ
（4-31-2）
【实验目的】
（1）将迈克尔孙干涉仪调到能正常观测的状态。 （2）用迈克尔孙干涉仪测量 He—Ne 激光波长和薄玻璃片厚度。
【实验器材】
迈克尔孙干涉仪，He-Ne 激光器，扩束镜，日光灯，钠光灯，接收屏，薄玻璃片等。
【实验原理】 1．迈克尔孙干涉仪的光路
迈克尔孙干涉仪是一种分振幅双光束的干涉仪，其光路如图 4-31-1 所示。由光源 S 发 ，所以将入射光波一分为 出的光波射到分束镜 G1 上，G1 的后表面镀有半反射膜（银或铝等） o 二：反射光波（1）和透射光波（2） 。二者为强度近于相等的相干光。当入射光以 45 角射 向 G1 时，光波（1）和光波（2）相互垂直。它们通过反射镜 M1 和 M2 反射后相遇发生干涉， 我们在相遇区域便能观察到干涉图样。图中的 G2 为补偿板，它与分束镜 G1 的物理性质及几 何形状完全相同且平行放置，但不镀半反射膜。其作用是使光波（1） 、 （2）在玻璃中的光
′ 是 M2 被 G1 反射后成的虚 程完全相等，它们之间的光程差只由除 G1、G2 外的光程决定。 M 2 ′ 反射而来。 像。从观察者来看，两相干光波可等效视为由 M1 和 M 2
·264·
2．迈克尔孙干涉仪的干涉图样
（1）点光源照明——非定域干涉条纹 激光束经短焦距凸透镜会聚后成为点光源 S，其 发出的球面光波经 G1 分束及 M1、M2 反射后射向观察屏
∆ = 2d cos θ （4-31-6） 。 干涉条纹为一系列与不同倾角 θ 相对应的同心圆，称为等倾干涉条纹（如图 4-31-4 所示） 由于两列相干光波相互平行，在无限远处才能相遇，故干涉条纹定域于无限远处。人眼沿 E 方向观察，或者放置一个会聚透镜,在其后焦面用观察屏观察均可看见。 当 θ = 0 时，也就是两列相干光从两镜面的法线方向反射时，它们有最大光程差，故中 心条纹级次最高。对于中心亮纹 2d = Kλ （4-31-7）
′ 间空气薄膜产生的干涉 迈克尔孙干涉仪由扩展光源照明时，所产生的干涉同 M1 与 M 2
相同。干涉条纹将定域于无限远处（等倾干涉）或空气薄膜表面附近（等厚干涉） ，称之为 定域干涉。
′ 与 M1 完全平行时，薄膜厚度 d 为常数。两列相干光波的光程 如图 4-31-3 所示，当 M 2
差为
·266·
面分析非定域圆条纹的一些特性。
′ 到屏 E 上任一点 P 的光程差为 如图 4-31-2（b）所示，S1、 S 2 ′ P − S1P ∆ = S2
·265·
′ 到 E 的距离， ′ O 与 S2 ′ P 之间的夹角， 用 r 表示干涉圆环的半径， Z 表示 S 2 θ 表示 S 2 当 r << Z
实验 31
迈克尔孙干涉仪的调整与使用
迈克尔孙干涉仪是美国物理学家 A. A. Michelson 在 1881 年为研究光速问题而设计的。 它的问世推动了相对论的建立，并在计量技术中获得了广泛应用。例如可以用它测量光波 波长、光源的相干长度、微小长度（用相干性较好的光源对较大长度也可作精密测量） ，还 可以用它来研究温度、压力对光传播的影响等等。迈克尔孙因为这一发明荣获了 1907 年的 诺贝尔物理奖。
（4-31-3）
；反之，当 d 减小时， rK1 也减小，看见 当 d 增大时， rK1 也增大，看见条纹从中心“冒出” 条纹向中心“缩进” ， 在圆心处，有 r = 0 ，式（4-31-2）变成 2d = Kλ ，则 2∆d = ∆Kλ （4-31-4） 若 M1 镜移动距离 ∆d 所引起条纹“冒出”或“缩进”数为 N，则有 2 ∆d = N λ （4-31-5） 由此可见，如果改变 d，数出条纹“冒出”或“缩进”数，便可求得入射光波长 λ ； 如果 λ 已知，则可通过条纹“冒出”或“缩进”数进行仪器较准或测量长度。 （2）扩展光源照明——定域干涉条纹
4-31-1 迈克尔孙干涉仪光路图
们相遇的空间处处都能发生干涉，所以在这个光场中的 任何地方放置观察屏都可以看到干涉条纹。我们把这种干涉称为非定域干涉。
图 4-31-2
光程差计算
′ 与观察屏 E 的相对位置不同而不同。 非定域干涉条纹的形状随 S1、S 2 当观察屏 E 与 S1、 ′ 的连线垂直时 ′ 连线与屏的交点 O 处。 S2 （此时 M1 与 M2’大体平行） ， 得到圆条纹， 圆心在 S1 S 2 ′ 的垂直平分线垂直时将得到直条纹。其他情况下则为椭圆、双曲线条纹。下 当屏 E 与 S1 S 2
若 Z、 d 不变，则 r 愈小，K 愈大。即靠中心的条纹干涉级次高，靠边缘的条纹级次低。 ②条纹的“冒出”与“缩进” 缓慢移动 M1 镜，改变 d，可看见干涉条纹“冒出”或“缩进”现象。这是因为对于某 一特定的级次 K1 的干涉条纹有
2 rK 2d 1 − 12 = K1λ 2Z
【预习提要】
（1）了解迈克尔孙干涉仪的结构和干涉光路。它是用什么方法产生两束相干光的? （ห้องสมุดไป่ตู้）若 M1 与 M2 镜明显不垂直，观察屏上最亮的两个圆形光斑相对位置是怎样的?如何 调整使 M2 与 M1 垂直? （3）什么是空程差?测量时应如何操作才能避免空程差?
【实验要求】
（1）掌握迈克尔孙干涉仪的结构和工作原理，学会它的调整方法和技巧。 （2）了解产生非定域干涉、定域干涉的条件和它们的特点。 （3）了解等倾干涉和等厚干涉条纹形成的条件和它们的变化规律。 （4）学会用迈克尔孙干涉仪测波长和微小长度。