13-8迈克耳孙干涉仪
迈克尔孙干涉仪实验数据处理与分析
迈克尔孙干涉仪实验数据处理与分析迈克尔孙干涉仪是以英国物理学家迈克尔逊，提出的“干涉”原理为基础制成的。
迈克尔孙干涉仪又称双缝实验装置。
他在1839年作了这个著名的实验：将两块透明的平行玻璃板安放在两根平行放置的细金属丝上，并让它们分别发射红、绿色的光，两束光会在相遇后合成白光。
但事情进展得很不顺利。
经过多次反复试验之后才取得成功。
而且只有第二块玻璃板上产生了较大面积的干涉条纹。
显然，必须使用高强度的激光才能完成这项工作。
这就意味着需要采用功率极高的激光器。
后来，他对玻璃板和金属丝的厚度精心加以选择，再配上适当的金属网格结构，终于获得了清晰的单色干涉条纹，证明了光的干涉是普遍存在的，这一点具有划时代的重大意义。
该实验的目的是研究光的干涉现象。
光波的叠加形式表示光波振动方向与波长无关，在垂直入射平面可近似看成平面波。
这种分解作用称波片干涉，如果光源是点光源时即相互不关联的光波，其间也***片干涉的效应(利用分波片)；但是,普通的光源都是非相干性的点光源，因此其本身并不具备有无穷尽的平面波，或者说每个频率的光束都处于叠加状态。
干涉的条纹（纵横相交），即表面等厚干涉条纹，其形成均系杂乱无章但机械群(m>1)纯振动叠加而引起，由光速梯度场 E 矢量分布描绘而成，离开对应的特征方程也呈条纹。
某些介质中因为吸收光子而导致入射光的衰减的速率比相同光频电磁波的传播速率低的许多倍,从而呈现比在空气中宽阔得多的空隙，引起的衍射以及各方向不同程度地消光。
简言之,不同介质之问吸收损耗的差异造成介质色散,视角变小,其干涉条纹光谱齐全;而空气是消光最慢的介质,空气干涉条纹的暗条纹总是连续的.另外,在光纤中，光纤弯曲部位的折射率随光线路径改变而急剧变化，故常见到沿光纤轴向的亮条纹，这便是瑞利条纹。
虽然人们还没有找到使用激光做出更大干涉图样所需要的条件，但是已经知道光的干涉是普遍存在的，这给科技界带来了希望。
我想，假若真正能够掌握好激光的运用，那么我们未来的世界将会是怎样呢？！一般地说，迈克耳孙干涉仪主要包括三个部份:光源、单色器和检测器。
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。
迈克耳孙干涉仪实验报告
迈克耳孙干涉仪实验报告1. 引言迈克耳孙干涉仪是一种常用的光学实验装置，用来研究光的干涉现象，特别是干涉条纹的形成和性质。
本实验旨在通过搭建迈克耳孙干涉仪，并进行相关实验，探究光的干涉现象。
2. 实验装置迈克耳孙干涉仪主要由如下部分组成：1.光源：使用一束白光作为光源。
2.分束器：通过分束器将光分成两束，其中一束通过反射镜反射，另一束通过透射镜透射。
3.反射镜：用于反射光线。
4.透射镜：用于透射光线。
5.干涉膜：放置在两束光线交叉处，引发干涉现象。
6.探测器：用于接收干涉产生的光信号。
3. 实验步骤步骤1：组装迈克耳孙干涉仪1.将光源放置在适当位置，使其产生一束白光。
2.将分束器放置在光路上，确保光线能够被分成两束。
3.垂直放置反射镜和透射镜，使其中一束光线经反射镜反射，另一束光线经透射镜透射。
4.将干涉膜放置在两束光线交叉处。
步骤2：观察干涉现象1.打开光源，调整光强度和聚焦，使光线表现稳定。
2.观察干涉膜上的干涉条纹，注意其形状、颜色和变化。
3.根据条纹的变化，调整干涉膜的位置，观察条纹的变化情况。
步骤3：记录实验数据1.使用探测器接收干涉产生的光信号。
2.记录不同位置的光强度数据，并绘制出光强度与位置的关系曲线。
3.根据实验数据和曲线，分析干涉条纹的性质和规律。
4. 结果与讨论根据实验观察数据和记录的光强度曲线，我们可以得出以下结论：1.干涉条纹呈现周期性的亮暗交替。
2.条纹的间隔随着干涉膜位置的改变而变化，可以由干涉条纹的衬比公式进行理论计算。
3.干涉条纹的颜色随着光源的改变而变化，这与干涉膜的厚度、折射率等参数有关。
通过本实验，我们深入了解了干涉现象的基本原理和迈克耳孙干涉仪的构造与工作原理。
同时，我们也发现了一些实际应用，如干涉仪在光学测量、光学薄膜研究等领域具有重要的应用价值。
5. 总结本实验通过搭建迈克耳孙干涉仪，观察了干涉现象，并记录了光强度数据。
通过实验结果和数据分析，我们加深了对干涉现象的理解，并学习了干涉仪在实际应用中的重要性。
迈克尔逊干涉仪
解：根据题意：
2d k 2d (k 10)
2d cos (k 10) 2dcos (k 10 5)
解得： k 20
迈克尔逊
（A.A.Michelson）
美籍德国人 因创造精密光学仪器，用 以进行光谱学和度量学的 研究，并精确测出光速， 获1907年诺贝尔物理奖。
迈克耳孙干涉仪至今仍是许多光学仪器的核心。
反射镜M2
扩束镜
反射镜M1
激光器
分光板 观察屏
补偿 板
二、迈克尔逊干涉仪的原理
M1的虚像位于 M1 ，M1~M2 可 以看成一空气膜
N 2(n 1)d / 0
M2
(2) (2)
d
M1
O
十字 叉线
(1) (1)
C
条纹移
过N条
等厚条纹
三、迈克尔逊干涉仪的应用
想一想
如何测量气体的折射率？ 装入气体 抽真空
L
气体室
n 1 N0 2L
M2
(2) (2)
M1
(1)
(1)
O
C
等厚条纹
三、迈克尔逊干涉仪的应用
测量气体 的折射率
n N0 1
(1) 当M1与M2垂直， 会产生等倾条纹。
M2
(2) (2) M1
M1
(1) (1)
O
C
二、迈克尔逊干涉仪的原理
二、迈克尔逊干涉仪的原理
二、迈克尔逊干涉仪的原理
M1的虚像位于 M1 ，M1~M2 可 以看成一空气膜
(1) 当M1与M2垂直， 会产生等倾条纹。
(2) 当M1与M2不垂直， 会产生等厚条纹。
M1 A M2
B
测量结果： n 107.2 0 1 1.0002927
迈克尔逊干涉仪介绍
M1 M2是一对精密磨光的平面镜
这是一个臂A,这是另一个臂B,两臂互相垂直,其上分别固定平面镜M1、M2，M1可在A上前后移动,最小平移量为0.0001cm,反射镜M1和M2背后各有三个螺丝,用来调节它们的倾斜度，M2下端还附有两个方向互相垂直的微动螺丝以便精确地调节M1与M2之间的方位，G1,G2是厚薄和n都很均匀的一对相同的玻璃板,在G1背面镀了一层很薄的银薄,以便从光源射来的光线在这里被分为强度差不多相等的两部分,其反射光(1)射到M2，经M2反射后再次透过G1进入眼睛,而折射光(2)经G2透射到M1，经M1反射再经G2后在G1上的半镀银面反射到眼睛，这两束光在眼睛视网膜相遇迭加形成干涉条纹。
为了使入射光线具有各种倾角，光源是扩展的，前面又加一块毛玻璃屏，以扩大视场。
G2起到补偿光程作用，称补偿板。
因光线(1)经玻璃板二次，加G2使光线(2)也经玻璃板二次，从而使两束光在媒质中光程相等。
对单色光也需加G2，但对白光或非单色光必须加G2。
迈克耳孙最早是为了研究光速问题而精心设计了上述装置,它是一种分振幅装置，与薄膜干涉相比，迈氏干涉仪的特点是：
光源、M1、M2和接收器各据一方,在空间完全分
开,便于在光路中安插其它器件。
利用此装置可以观察到相当于薄膜干涉的许多现象：等倾条纹，等厚条纹以及条纹各种变动情况,也可方便地进行各种精密检测。
它的设计精巧，用途广泛，不少其它干涉仪都是由此派生的，可以说，迈克耳孙干涉仪是许多近代干涉仪的原型。
迈克耳孙因发明干涉仪和对光速的测量而获得1907年诺贝耳物理学奖金。
迈克耳孙。
迈克尔逊干涉仪
一、实验背景与其现代应用 三、实验仪器 五、实验内容 七、问题讨论 十、教学建议
二、实验目的 四、实验原理 六、数据记录与处理 九、实验拓展
结束
一、实验背景与其现代应用
1.背景知识 1883年美国物理学家迈克尔逊和莫雷合作，为证明“以太”
的存在而设计制造了世界上第一台用于精密测量的干涉仪----迈 克尔逊干涉仪，它是在平板或薄膜干涉现象的基础上发展起来的。 迈克尔逊干涉仪在科学发展史上起了很大的作用，著名的迈克尔 逊干涉实验否定了“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。迈克尔逊用镉红光波长作 为干涉仪光源来测量标准米尺的长度，建立了以光波长为基准的 绝对长度标准。迈克尔逊还用该干涉仪测量出太阳系以外星球的 大小。
S1
θ
S2
d
M1
M2'
G1
G2
RA O
E
2d
M2
L
返回
2)定域等倾干涉
采用面光源，当迈克 尔逊干涉仪的反射面M1 与M2′平行时可以获得 等倾干涉图象，即同一 级干涉条纹均对应于同 一观察倾角的同心圆形 图象。
此时干涉条纹的位置 位于M1附近,称为定域等 倾干涉.
返回
3)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M1、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λ/2 （反射时附加），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。
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。
迈克尔逊干涉仪的历史
迈克尔逊干涉仪的历史
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，若观察到干涉条纹移动一条，便是M2的动臂移动量为λ/2，等效于M1与M2之间的空气膜厚度改变λ/2。
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
迈克尔逊干涉仪的应用
1、迈克耳孙-莫雷实验：观测以太风，并得出以太不存在的结论
2、激光干涉引力波：通过迈克尔逊干涉仪测量由引力波引起的激光的光程变化
3、行星的探测：迈克尔逊干涉仪用于寻找太阳系外行星
4、迈克耳孙干涉仪还在延迟干涉仪，即光学差分相移键控解调器（Optical DPSK）的制造中有所应用，这种解调器可以在波分复用网络中将相位调制转换成振幅调制。
5、测量气体固体的折射率
6、测量光波的波长
干涉仪的种类
太曼格林(Twyman Green) 干涉仪、菲索(Fizeau)干涉仪、麦克詹達干涉仪(Mach-Zender)、剪像(shearing)干涉计及麦克森(Michelson) 干涉仪、法布里－派洛(Fabry-Perot)干涉仪sagnac干涉仪、激光干涉仪、Zygo干涉仪、F-P光纤干涉仪
等倾干涉的特点：
1、d一定的时候，靠近中心的干涉圆环角度越大，干涉条纹中间系数边缘密集
2、角度一定的时候d越小，角度变化越大，条纹随着d的减小而变得稀疏。
高二物理竞赛课件：迈克耳孙干涉仪的结构及原理
或
2
l
2ne
k 1 2
n 1.40
1 2
空气 油膜
水
当k = 1时，干涉加强的波长为 l 2 1.40 0.316 m 1.77 m
0.5
当k = 2时，干涉加强的波长为 l = 0.590 m
当k = 3时，干涉加强的波长为 l = 0.354 m
只有l = 0.590 m的光处于可见光范围，是黄光，所以油膜呈黄色。10
若使镜头对人眼和照相机底片最敏感的黄绿光(l = 550 nm)反
射最小，试求介质膜的最小厚度。
ab
解: 因上、下表面反射光都有半波损失
I
所以有 = 2 e n2
空气n1=1.00
由干涉相消条件得
l
Δ
2en2
(2k
1)
, 2
k 0,1,2,
MgF2 n2=1.38
玻璃n3=1.50
(2k 1) l (2k 1)l
例2:用波长为0.400 m的紫光进行牛顿环实验，观察到第k级暗 环的半径为4.00 mm，第k+5级暗环的半径为6.00 mm。 求平
凸透镜的曲率半径R和k的数值。
解: 由公式 r kRl 得
rk2 kRl
rk25 (k 5) Rl
联立解得 rk25 rk2 5Rl
所以
R
rk25 rk2
一束光在P处分振幅形成的两束光的光程差，就相当于
由M1'和M2形成的空气膜上下两个面反射光的光程差
它们干涉的结果是薄膜干涉条纹。调节M1就有可能
得到薄膜的等倾或等厚干涉条纹。
2
3
迈克尔逊和莫雷曾用它测量以太风；今天在实验室我们用它
迈克耳孙干涉 零光程位置-概述说明以及解释
迈克耳孙干涉零光程位置-概述说明以及解释1.引言1.1 概述概述部分旨在对迈克耳孙干涉和零光程位置这两个主题进行简要介绍和概括。
迈克耳孙干涉是一种利用干涉现象来测量光的相位差的技术。
它基于光的波动性质，通过光的干涉现象来实现对光波长的测量，进而得到相关的光学性质参数。
随着光学技术的发展和应用的广泛性，迈克耳孙干涉作为一种重要的实验技术，被广泛应用于物理学、光学、生物医学等领域。
其中，对于迈克耳孙干涉的零光程位置的研究具有重要意义。
零光程位置是指在迈克耳孙干涉实验中，使得两束干涉光线的程差为零的位置。
在这个位置上，两束光线的光程相等，产生完全干涉的条件。
由于零光程位置的光程差为零，它对光学性质的测量具有特殊的优势。
本文将分析迈克耳孙干涉的原理，并对零光程位置的定义和意义进行综述。
进一步探讨零光程位置在迈克耳孙干涉实验中的重要性和对未来研究的启示。
通过对迈克耳孙干涉和零光程位置的深入研究，我们可以更好地理解光的干涉现象、光学的基本规律，并为相关领域的应用提供更准确的测量手段和理论支持。
1.2文章结构1.2 文章结构本文将按照以下几个方面展开对迈克耳孙干涉的零光程位置进行深入研究和探讨：1.2.1 迈克耳孙干涉原理在这一部分，将介绍迈克耳孙干涉的基本原理，包括干涉现象的形成机制以及迈克耳孙干涉装置的构成和工作原理。
通过详细解释迈克耳孙干涉的过程和原理，读者将能够更好地理解迈克耳孙干涉的基本概念和应用。
1.2.2 零光程位置的定义和意义这一部分将着重介绍零光程位置的概念和定义。
零光程位置是指出现干涉的两束光程相等的位置。
文章将解释在迈克耳孙干涉中，当光程差为零时，所得到的干涉图样以及其在实际应用中的意义。
此外，还将说明如何通过调整设备和参数来实现零光程位置，以及零光程位置在光学传感和光学测量等领域的应用。
1.2.3 其他相关研究和应用除了介绍迈克耳孙干涉零光程位置的基本原理和意义外，本文还将涉及一些与之相关的研究和应用。
迈克尔逊干涉仪
一、等倾干涉等倾干涉是薄膜干涉的一种。
薄膜此时是均匀的，光线（光源为散射光）以倾角i入射，上下两条反射光线经过透镜作用汇聚一起，形成干涉。
由于入射角相同的光经薄膜两表面反射形成的反射光在相遇点有相同的光程差，也就是说，凡入射角相同的就形成同一条纹，故这些倾斜度不同的光束经薄膜反射所形成的干涉花样是一些明暗相间的同心圆环．这种干涉称为等倾干涉。
倾角i相同时，干涉情况一样如果想要在迈克尔逊干涉仪上调出等倾干涉条纹，要求M1和M2两个反射镜相互平行，调解时可以在光源上做一个标记，再调节这两个镜子后面的倾度粗调旋钮和细调旋钮，使得标记物在两个镜子里的反射像在视野里重合。
这样就可以看到环状的等倾干涉条纹条纹级次（1）明纹：显然，对于平行膜面厚度一定，上升，下降，上升。
说明：其干涉级次为内高外低，且中心级次最高。
薄膜厚度对条纹间距的影响假如上次间距是d中心为j级，这次间距为比d小的数级数肯定也小，则间距就大。
说明：薄膜厚度越薄，条纹间距越大。
条纹的动态变化（1）当厚度d0变化时，条纹的级次相应发生变化；（2）圆心处将会出现明-暗-明的交替变化；（3）条纹级次改变一个，薄膜厚度改变；（4）d0减小，中心条纹级次j0降低；圆心处的出现亮暗交替的变化，且各干涉条纹向中心收缩（向内移动）。
（5）d0增大，中心条纹级次j0升高；圆心处的出现亮暗交替的变化，且各干涉条纹向外涌出（向外移动）。
二、迈克尔逊干涉仪其他测量应用用迈克尔逊干涉仪测量折射率和厚度一般采用钠光光源，通过观测白光干涉条纹的方法，先调出白光0光程差的彩色干涉条纹，在光路1或2中垂直光线方向插入被测物，再调出0光程差的彩色干涉条纹，反射镜移动距离d与透明体厚度t、透明体（透明固体、液体、气体均可）折射率n、空气折射率n0（n0大致取1）有关系式)1-(ntd=由此可得td n/1+=但是该方法必须知道薄透明体的厚度或折射率之一，通过测出M1镜前移的距离d，才能得到测量体的折射率或厚度。
光的干涉迈克尔逊干涉仪法布里-珀罗干涉仪
如果两束光的强度相同，即振幅都等于A1，则相 干光强应为 2 2 2 2 2 I A1 A1 2 A1 cos 4 A1 cos 2 通常情况下，它介乎最大值4A12和最小值0之间。 如果相位差连续改变，则光强变化缓慢，如图： 2
I 4 I 0 cos
2
-4 -3
2 4 n2 d 0 cos i2
n1
n2
d0
n1
3 (1 ) A0
3
4
若第一束透射光的初相位为0，则各光束的初相位依次为
0, , 2 , 3 , 4 , L
则在L2焦平面上P点处，各光束的振动方程为：
E1 ( 1 ) A0 cos(t )
1 A0
则第一次从G′透射光的振幅为
d0
(1 ) A0
则第二次从G′透射光的振幅为
(1 ) A0
依次类推，从G2透射出的光的振幅分别为以为公比的等 比数列。
(1 ) A0 , (1 ) A0 , 2 (1 ) A0 , 3 (1 ) A0
2
j 0, 1, 2,...
亮条纹 振幅最大为A0 1 暗条纹 振幅最小为 1 A0
2 2
② 暗、亮条纹强度比
1 2 1 A
1 A 1
∴ ρ 越大，上式比值越小，可见度越高；反之，可见度越低。 ③ ρ→0时，无论φ如何变化，A=const，最大值与最小值相等， 亮、暗条纹无法区分，可见度为 0；
-5π
-4π
-3π
-2π
-π
0
π
2π
3π
4π
5π
迈克尔逊干涉仪实验
实验原理
由干涉原理知：当d由d0变化到dm的过程 中，M1位置每改变λ/2，光程差改变一个λ，即 干涉条纹变化一个周期。
Δd＝（dm－d0）＝mλ/2
所以 λ＝2 Δd/m
∆d,由并此数可出见相,应只的要“测吞出吐干”涉环仪数中mM,1移就动可的求距出离λ
实验原理
实验步骤
1、调整迈克尔逊干涉仪
程差，影响测量结果。 5、 在数条纹中心亮暗变化周期时，可能会让眼睛产生疲劳，
在读数过程中要让眼睛适当休息，避免数错亮暗变化周 期； 6、 在第一次记录M1镜的初始位置前，要让微调手轮预先转 过几十圈，让齿轮、精密螺杆充分咬合，以免M1镜位置 读数误差。
25个周期对应的读数d，用逐差不可太用力，以免螺丝滑扣； 2、 转动观察屏时，动作要轻，不要碰撞桌面，以免影响他
人实验； 3、 观察两组激光点时，要准确判断各自的最亮点，调节平
面镜后的螺丝使各自对应的光点重合； 4、 测量过程中，手轮的转动方向要始终一致，以免产生回
a.打开He-Ne激光器，移开观察屏；粗调手 轮使M1初始设置在45mm到50mm位置(这样 容易观察到较大条纹)，调节M1,M2上的螺 钉，用眼睛直接观察G1，使激光束经M1,M2 反射后的两组光点，在G1上重合；
b.置上观察屏，微调M2的水平及垂直拉簧， 使条纹中心在视场中央。
c.转动粗调手轮放大干涉条纹。
实验现象
2、测氦氖激光的波长
（1）向同方向转动微调手轮，使条纹连续从中央冒 出（或向中央陷入），此时可开始读数；
（2）先记下初始读数d0，（导轨侧面主尺读出整 mm数；读数窗读出0.××mm；手轮估读到 0.00×××mm，三者相加）
最后读数为：33.52246mm
迈克尔逊干涉仪
迈克尔逊干涉仪迈克耳孙干涉仪的光路(补偿板未画出)迈克尔逊干涉仪迈克尔逊干涉仪,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，若观察到干涉条纹移动一条，便是M 2的动臂移动量为λ/2，等效于M1与M2之间的空气膜厚度改变λ/2。
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。
※特别强调：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。
迈克耳孙干涉仪（英文：Michelson interferometer）其发明者是美国物理学家阿尔伯特·亚伯拉罕·迈克耳孙。
迈克耳孙干涉仪的原理是一束入射光分为两束后各自被对应的平面镜反射回来，这两束光从而能够发生干涉。
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，从而能够形成不同的干涉图样。
迈克耳孙和爱德华·威廉姆斯·莫雷使用这种干涉仪于1 887年进行了著名的迈克耳孙-莫雷实验，并证实了以太的不存在。
配置如右图所示，在一台标准的迈克耳孙干涉仪中从光源到光检测器之间存在有两条光路：一束光被光学分束器（例如一面半透半反镜）反射后入射到上方的平面镜后反射回分束器，之后透射过分束器被光检测器接收；另一束光透射过分束器后入射到右侧的平面镜，之后反射回分束器后再次被反射到光检测器上。
注意到两束光在干涉过程中穿过分束器的次数是不同的，从右侧平面镜反射的那束光只穿过一次分束器，而从上方平面镜反射的那束光要经过三次，这会导致两者光程差的变化。
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。
八迈克尔逊干涉仪的调节和使用
实验15迈克耳孙干涉仪的调节与使用19世纪末，美国物理学家迈克尔孙（AAMiChelSon ）为测量光速，依据分振幅产生双光束实现干涉的原理，设计制造了迈克尔孙干涉仪这一精密光学仪器。
迈克尔孙与其合作者用这仪器完成了相对论研究中具有重要意义的“以太”漂移实验，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。
在近代物理学和近代计量科学中，迈克尔孙干涉仪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。
迈克尔孙1907年获诺贝尔物理学奖。
迈克尔孙干涉仪的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。
近年来，美国物理学家正在用40mX 40m的迈克尔孙干涉仪探测引力波。
1 ［实验目的］1.1 了解迈克耳孙干涉仪的基本结构，学习其调节和使用方法。
1.2观察各种干涉条纹，加深对薄膜干涉原理的理解。
1 -3测定激光的波长。
2 ［实验仪器］迈克耳孙干涉仪（WSM∙10C型），多束光纤激光器，钠光灯。
3 ［仪器介绍］WSM-10型迈克耳孙干涉仪的主体结构如图16-1 所示，主要由底座、导轨、拖板、定镜、读数及传动系统、附件等六个部分组成。
3.1底座底座由生铁铸成，较重，确保证了仪器的稳定性。
由三个调平螺丝9支撑，调平后可以拧紧锁紧圈10以保持座架稳定。
3.2导轨导轨7由两根平行的长约280毫米的框架和精密丝杆6组成，被固定在底座上精密丝杆穿过框架正中，丝杆螺距为1毫米，如图16・2所示。
图16・1迈克耳逊干涉仪的结构示意图3.3拖板部分拖板是一块平板，反面做成与导轨吻合的凹槽，在导轨上，下方是精密螺母，丝杆穿过螺母，当丝杆旋转时，拖板能前后移动，带动固定在其上的移动镜11M）在导轨面上滑动，实现粗动。
M是一块很精密的平面镜，表面镀有金属膜，具有较高的反射率，垂直地固定在拖板上，它的法线严格地与丝杆平行。
迈克耳孙干涉仪的调节和使用实验报告
实验十四 迈克耳孙干涉仪的调节和使用迈克耳孙干涉仪在近代物理学的发展中起过重要作用。
19世纪末，迈克耳孙（A.A.Michelson ）与其合作者曾用此仪器进行了“以太漂移”实验、标定米尺及推断光谱精细结构等三项著名的实验。
第一项实验解决了当时关于“以太”的争论，并为爱因斯坦创立相对论提供了实验依据；第二项工作实现了长度单位的标准化。
迈克耳孙发现镉红线（波长λ=643.84696nm ）是一种理想的单色光源。
可用它的波长作为米尺标准化的基准。
他定义1m=1553164.13镉红线波长，精度达到10-9,这项工作对近代计量技术的发展作出了重要贡献；迈克耳孙研究了干涉条纹视见度随光程差变化的规律，并以此推断光谱线的精细结构。
今天，迈克耳孙干涉仪已被更完善的现代干涉仪取代，但迈克耳孙干涉仪的基本结构仍然是许多现代干涉仪的基础。
【实验目的与要求】1.学习迈克耳孙干涉仪的原理和调节方法。
2.观察等倾干涉和等厚干涉图样。
3.用迈克耳孙干涉仪测定He －Ne 激光束的波长和钠光双线波长差。
【实验仪器】迈克耳孙干涉仪，He －Ne 激光束，钠光灯，扩束镜，毛玻璃迈克耳孙干涉仪是应用光的干涉原理，测量长度或长度变化的精密的光学仪器，其光路图如图7-1所示。
从氦氖激光器发出的单色光s ，经扩束镜L 将光束扩束成一个理想的发散光束，该光束射到与光束成45˚倾斜的分光板G 1上，G 1的后表面镀有铝或银的半反射膜，光束被半反射膜分成强度大致相同的反射光(1)和(2)。
这两束光沿着不同的方向射到两个平面镜M 1和M 2上，经两平面镜反射至G 1后汇合在一起。
仔细调节M 1和M 2，就可以在E 处观察到干S-激光束；L-扩束镜；G 1-分光板；G 2-补偿板；M 1、M 2-反射镜；E-观察屏。
图7-1迈克耳孙干涉仪光路图涉条纹。
G2为补偿板，其材料和厚度与G1相同，用以补偿光束(2)的光程，使光束(2)与光束(1)在玻璃中走过的光程大致相等。
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∆d = ∆k
M1
λ
2
G1
G
பைடு நூலகம்
2
M2
光学
移 动 距 离
干涉 条纹 移动 数目
4
物理学
第二版
3-8 迈克耳孙干涉仪
干涉条纹的移动
当 M 1与 M ′2 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, 个长出,并向外扩张, 干涉条纹变密；距离 干涉条纹变密； 变小时， 变小时，圆形干涉条 纹一个个向中心缩进, 纹一个个向中心缩进, 干涉条纹变稀 .
光学
8
物理学
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3-8 迈克耳孙干涉仪
已知 解
l = 10.0 cm λ = 546 nm
∆1 − ∆2 = 2 ( n − 1) l = 107 . 2 λ
107.2λ 107.2 × 546 ×10 −7 cm = 1+ n = 1+ 2l 2 ×10.0 cm
= 1.000 29
光学
9
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M'2
反射镜 M 1 单 色 光 源
当 M 1不垂直于M2 时，可形成劈尖 型等厚干涉条纹. 型等厚干涉条纹 反 射 镜 M2
G1
G2
光学
3
物理学
第二版
3-8 迈克耳孙干涉仪
二 迈克耳孙干涉仪的主要特性
(1)两相干光束完全分开； )两相干光束完全分开； (2)两光束的光程差可调 )两光束的光程差可调. M'2 d M1 ∆d
物理学
第二版
3-8 迈克耳孙干涉仪
一
迈克耳孙干涉仪光路及结构
M1
M1 ⊥ M 2
M1 单 色 光 源
光
G1
2
M2
G2
G 1 //G
M 1, M
2
45 °
1
光学
物理学
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3-8 迈克耳孙干涉仪
M2
M'2
反射镜 M 1
d
M1 ⊥ M 2
反 射 镜 M2
单 色 光 源
G1
G2
∆ = 2d
光学
2
物理学
t
∆k λ t= ⋅ n −1 2
光学
7
物理学
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3-8 迈克耳孙干涉仪
在迈克耳孙干涉仪的两臂中， 例 在迈克耳孙干涉仪的两臂中，分别 长的玻璃管， 插入l = 10.0 cm 长的玻璃管，其中一个抽成 真空， 另一个则储有压强为 1.013 × 10 5 Pa 真空， 的空气 , 用以测量空气的折射率 n . 设所用 光波波长为546 nm，实验时，向真空玻璃管 光波波长为 ，实验时， 5 中逐渐充入空气， 中逐渐充入空气，直至压强达到1.013 × 10 Pa 观察到107.2条干涉条 为止 . 在此过程中 ，观察到 条干涉条 纹的移动， 纹的移动，试求空气的折射率 n .
光学
5
物理学
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3-8 迈克耳孙干涉仪
M'2 M1
d
光程差
∆ = 2d
n
G1
G2
M2
插入介质片光程差
∆' = 2d + 2(n −1)t
光程差变化
t
∆' − ∆ = 2(n −1)t
光学
6
物理学
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M'2 M1
d
2 ( n − 1) t = ∆ k λ
n
G1
G2
M2
干涉条纹移动数目 介质片厚度