干涉法测微小量思考题
迈克尔逊干涉仪实验思考题
迈克尔逊干涉仪实验思考题迈克尔逊干涉仪是一种经典的干涉实验装置，用于测量光的干涉和波长。
以下是一些关于迈克尔逊干涉仪的实验思考题：1. 迈克尔逊干涉仪的工作原理是什么？请详细描述。
答：迈克尔逊干涉仪包括一个光源、一个分光镜和两个反射镜。
光源发出的光通过分光镜分成两束，一束直接射向一个反射镜，另一束照射到另一个反射镜后再反射回来。
两束光在分光镜处再次相遇，并会产生干涉。
干涉光会通过分光镜的两个出射口分别传到两个接收屏上，形成干涉图样。
根据干涉图样的变化，可以测量光源发出的光的干涉和波长。
2. 迈克尔逊干涉仪可以用来测量光的波长吗？如果可以，请描述具体的测量步骤。
答：是的，迈克尔逊干涉仪可以用来测量光的波长。
具体的测量步骤如下：(1) 调节迈克尔逊干涉仪使两束光在干涉处相遇，观察干涉图样。
(2) 微调一个反射镜，使干涉图样发生移动，然后移动接收屏，使干涉图样回到原来的位置。
(3) 测量接收屏移动的距离，并记录下来。
(4) 根据接收屏移动的距离和光的干涉公式，可以计算出光的波长。
3. 迈克尔逊干涉仪在什么条件下产生干涉？请解释原因。
答：迈克尔逊干涉仪在两束光的相干性比较好的条件下才能产生干涉。
两束光的相干性好意味着它们具有一致的波长、相同的频率和相同的相位。
只有这样，两束光才会发生干涉，干涉图样才能形成。
4. 迈克尔逊干涉仪的哪些因素会影响干涉图样的形状？答：迈克尔逊干涉仪的干涉图样受到多种因素的影响，主要包括：(1) 光源的波长和相干性：不同波长的光源会产生不同的干涉图样，相干性差的光源可能无法产生明显的干涉图样。
(2) 分光镜和反射镜的质量和稳定性：分光镜和反射镜的表面平整度和反射率会影响干涉图样的清晰度和亮度。
(3) 干涉仪的调节和稳定性：干涉仪调节的角度和位置精度越高，干涉图样的形状就越理想。
(4) 外界环境因素：如温度、湿度和空气流动等，都会对干涉图样的形状产生一定影响。
这些是一些迈克尔逊干涉仪实验的思考题，通过对这些问题的了解，可以更好地理解迈克尔逊干涉仪的工作原理和应用。
大学物理实验思考题汇总(1)
金属线胀系数的测定1.为什么要在温度和千分表稳定的时候读数？测定固体的线性膨胀系数时，温度会逐渐上升，并超越你设定的温度值，再继续等待，温度会降低，直至温度稳定至千分表10秒钟不转动一格，再读数，能减小系统误差。
2.隔热棒的作用是什么？与被测物接触的一端为什么是尖的？隔热和力的传递作用,做成尖的，接触面积最小民间小样品与千分表的热传递。
隔热和力的传递作用。
一端是尖的，是减少样品与测量设备(千分尺)的热传递,保证千分尺测试到的就是样品的受热伸长量.3.为什么被测物体与千分表探头需保持在同一直线？只有受力在同一直线，千分表才能测出样品的真实伸长量，否则只是伸长量的分量。
4.两根材料相同，粗细、长度不同的金属棒，在同样的温度变化范围内，他们的线膨胀系数是否相同？线膨胀系数是材料的属性，只要是同一材料就一样。
落球法液体粘滞系数测量1.斯托克斯公式的应用条件是什么?本实验是怎样去满足这些条件的?又如何进行修正的?无限宽广的液体，无涡流，液体静止，小球刚性，表面光滑，恒温条件，无初速度下落，匀速过程满足该公式；本实验采用刚性小球，使小球的半径远小于液面，体积可忽略不计，放入小球时尽量轻来满足公式适用条件；修正：d/2R。
前乘修正系数2.4；d/2h前乘修正系数3.3.2.在特定的液体中，如果钢珠直径增大一些，测量结果如何变化?如果钢珠从高处掷下，测量结果如何变化?钢珠直径增大，测量结果变大，钢珠从高处掷下，测量结果变小。
3.讨论本实验造成不确定度增大的主要因素是什么，如何改进?小球受容器体积限制，使小球尽可能在中央下落；小球有初速度，释放小球尽量轻。
杨氏模量的测定1.本实验中必须满足哪些实验条件?金属丝必须材质和尺寸均均匀；韧性要好,能够承重一定规格的钩码；金属丝长度要足够,一般要求两米左右。
2.为什么要使钢丝处于伸直状态?因为拉直后才能保证加力后正确测出钢丝伸长量。
3.如何判断在整个加减砝码过程中钢丝是弹性形变?在增砝码过程和减砝码过程中，相同质量砝码的情况，前后两次测得金属丝的长度没有很大差别，说明金属丝进行的是弹性形变。
迈克尔逊干涉仪实验报告思考题
迈克尔逊干涉仪实验报告思考题
1.简述麦克尔逊干涉仪实验的原理。
麦克尔逊干涉仪实验是利用两个不同波长的光波经过干涉，以观察干
涉图形的方式直接测试光的波动性，其原理是利用光学衍射原理，将
两束相隔一定距离，同方向或相反方向的光束通过一定距离干涉而产
生交叉干涉图形。
这种现象主要是由于光波的波能在干涉系统中交叉，然后会引起与光的路径和时间的关系的影响。
交叉干涉辐射的最后的
结果会有时与中间某一点处的光强作互变。
2.简述麦克尔逊干涉仪实验中光做强程序。
麦克尔逊干涉仪实验中，光强程序是基于以下几点：首先，通过使用
两个不同频率的光源，应用几何光学原理使光束发生成对干涉；其次，用以镜子模拟光束成对干涉以得出发射图形；最后，从光做强产生的
图形上估算出传播光的光强程序。
干涉法测微小量知识分享
干涉法测微小量干涉法测微小量段心蕊 PB05000826 （九号台）一、实验目的：学习、掌握利用光的干涉原理检验光学元件表面几何特征的方法。
二、实验原理：用牛顿环测平凸透镜的曲率半径如图所示，光束1、2干涉，全部光束在一起，产生牛顿环 1、2两束光的光程差为 22λδ+=∆第m 个暗环处 ...3,2,1,0,2)12(22=+=+=∆m m m λλδ2λδ⋅=⇒m m又222)(m m R r R δ-+=， R m <<δRr mm 22=⇒δλδλδmR r R r m m m m m =⇒⎪⎪⎭⎪⎪⎬⎫=⋅=2222 我们可由λ求R 或由R 求λ。
但由于r m 不易测准，且实验者无法看出暗环真正所处的级数，故测直径D m ， λmR D m 42= λR n m D n m )(42+=+ λn D D R mn m 422-=⇒+ 其中n 可以观察出来从而可以计算透镜的曲率半径R 。
三、实验仪器：显微镜、平凸透镜、显示器、玻璃片、钠光灯。
四、实验内容 1 观察牛顿环(1)将牛顿环仪按图所示放置在读数显微镜镜筒和入射光调节木架的玻璃片的下方，木架上的透镜要正对着钠光灯窗口，调节玻璃片角度，使通过显微镜目镜观察时视场最亮。
(2)调节目镜，看清目镜视场的十字叉丝后，使显微镜筒下降到接近玻璃片，然后缓慢上升，直到观察到干涉条纹，再微调玻璃片角度及显微镜，使条纹更清楚。
2 测牛顿环直径(1)使显微镜的十字叉丝交点与牛顿环中心重合，并使水平方向的叉丝与标尺平行（与显微镜筒移动方向平行）。
(2)转动显微镜测微鼓轮，使显微镜筒沿一个方向移动，同时数出十字叉丝竖丝移过的暗环数，直到竖丝与第65环相切为止。
(3)反向转动鼓轮，当竖丝与第60环相切时，记录读数显微镜上的位置读数d 60，然后继续转动鼓轮，使竖丝依次与第50、40、30、20、10环相切，顺次记下读数d 50，d 40，d 30，d 20，d 10。
迈克尔逊干涉仪实验报告思考题
迈克尔逊干涉仪实验报告思考题篇一：迈克尔逊干涉仪实验思考题1. 实验中毛玻璃起什么作用？为什么观察等倾干涉条纹要用通过毛玻璃的光来照明？等倾干涉的条纹级次只与入射光的角度相关（因为d不变），不同入射角对应不同的光程差，相同入射角对于相同光程差，也就对于相同的明暗条纹，与光源的位置无关，因此面光源照明时，面光源上各个点源都形成一套条纹且条纹明暗大小一致而且互不错位，它们的非相干叠加的结果是使条纹的明暗对比增强，利于观测。
??目前实验的光源一般为激光器，用它产生等倾条纹时，人们嫌它发出的激光方向性太好，不能呈现完满的等倾条纹，为此在光路中有意加入毛玻璃作为散射板，将定向激光光束转化为扩展光源2. 迈克尔逊干涉仪常被用来测量空气的折射率。
请说明测量原理并导出测量公式。
若将短焦距的发散激光束入射至迈克尔逊干涉仪，经M1、M2反射后，相当于由两个相干性极好的虚光源S1和S2发出的球面波前形成的干涉。
由于在M2与接收屏之间的空间中传播的光波处处相干，故干涉图象的形状与接收屏的位置和取向有关。
当M2平行于M1’，接收''SSSS2时，条纹为椭圆簇或直线簇；此121屏垂直于时，条纹为同心圆环；当接收屏不垂直外，干涉环的吞吐，移动的规律与等倾干涉时相同。
在调出非定域圆条纹的基础上，将小气室插入到图1所示的位置中，把小气室加压，使气压变化?P1，从而使气体的折射率改变?n。
当气室内压逐渐升高时，气室所在范围内光程差变化2D?n，在白屏上可观察到干涉条纹也在不断变化，记下干涉条纹变化的总数N条，则有2D?n?N?，得式中D为小气室的厚度。
理论可以证明，当温度一定时，气压不太高时，气体折射率的变化量?n与气压的变化量P成正比：n?1?n???p常数 pn?1?故将（1）式代入上式可得： ?nP?Pn?1?N?P?2D?P (2)公式(2)给出了气压为P时（实验中如有测量，则以测量为准；如没有测量则以一个标准大气压为准）的空气折射率n，例如令P=760mmHg(即一个大气压)代入（2）式，就可求出N?一个大气压下的空气折射率n0。
干涉法测微小量思考题
干涉法测微小量
1. 从空气膜上下表面反射的光线相遇在D 处发生相干，为什么将光程差2AD CD BC AB λ+-++=∆写成2
2λδ+=∆
答：1. 实验所测量的平凸透镜的曲率半径很大，其凸面与
平面玻璃的夹角很小，因此，当光线垂直照射下来时，光
线在空气层上表面的折射角和反射角都很小，于是可将折
射角和反射角忽略，近似认为入射光线、折射光线以及反
射光线在同一条直线上，在加上光在下表面反射时的半波损失，即得式①。
2. 我认为这里由于R 的值是比较大的，故光线在空气膜上下表面发生的反射角度偏差很小，又由于 很小，在该范围内ABCD 近似在一条直线上,是可以使用近似AB+BC+CD-AD=2 而不影响结果的。
3. 由于半径近1m ，而BO 只有几个毫米，故夹角极小，最多只有
rad
105.23-⨯ ，于是空气层的上下两表面可以看作平行平面，此时： δ==BC AB CD AD =
所以
2
22λδλ+
=+
-++=∆AD CD BC AB
2.牛顿环的中心级次是多少是亮斑还是暗斑你试验用的牛顿环中心是亮还是暗为什么
答：1. 因为牛顿环中心的空气层厚度为 ，故其级次为 ；
由式①可知，照射到牛顿环中心的光线的光程差为 ，是半波长的奇数倍，故牛顿环中心是暗斑，我实验所用的牛顿环中心是暗斑，与分析结果吻合。
2. (1)牛顿环的中心级次是0(由式 而 知m=0)；(2)理论上应该是暗斑(由式 知其为暗斑)；(3)此次试验用的牛顿环中间有大部分区域都是暗的；(4)因为在中心处凸平面镜与平面玻璃之间存在挤压形变，形成一块接触区域，在这一区域内由 为半波长的奇数倍，故应为暗区。
3.。
干涉法测微小量实验报告
干涉法测微小量【实验目的】1.了解等厚干涉的应用2.掌握移测显微镜的使用方法【实验仪器】实验仪器:牛顿环法测曲率半径实验的主要仪器有:读数显微镜、Na光源、牛顿环仪用劈尖测细丝直径实验的主要仪器有:读数显微镜、Na光源、劈尖【实验原理】实验原理：实验内容一：牛顿环法测曲率半径图1如图所示，在平板玻璃面DCF上放一个曲率半径很大的平凸透镜ACB，C点为接触点，这样在ACB和DCF之间，形成一层厚度不均匀的空气薄膜，单色光从上方垂直入射到透镜上，透过透镜，近似垂直地入射于空气膜。
分别从膜的上下表面反射的两条光线来自同一条入射光线，它们满足相干条件并在膜的上表面相遇而产生干涉，干涉后的强度由相遇的两条光线的光程差决定，由图可见，二者的光程差△’等于膜厚度e的两倍，即△’ =2e此外，当光在空气膜的上表面反射时，是从光密媒质射向光疏媒质，反射光不发生相位突变，而在下表面反射时，则会发生相位突变，即在反射点处，反射光的相位与入射光的相位之间相差，与之对应的光程差为/2 ，所以相干的两条光线还具有/2的附加光程差，总的光程差为：(1)当△满足条件：(2)时，发生相长干涉，出现第K级亮纹。
而当：(3)时，发生相消干涉，出现第k级暗纹。
因为同一级条纹对应着相同的膜厚，所以干涉条纹是一组等厚度线。
可以想见，干涉条纹是一组以C点为中心的同心圆，这就是所谓的牛顿环。
如图所示，设第k级条纹的半径为rk ，对应的膜厚度为ek，则:(4)在实验中，R的大小为几米到十几米，而ek 的数量级为毫米，所以R >>ek，e k 2相对于2Rk是一个小量，可以忽略，所以上式可以简化为(5) 如果rk是第k级暗条纹的半径，由式(1)和(3)可得:(6) 代入式(5)得透镜曲率半径的计算公式(7) 对给定的装置，R为常数，暗纹半径(8) 和级数k的平方根成正比，即随着k的增大，条纹越来越细。
同理，如果rk是第k级明纹，则由式(1)和(2)得(9)代入式(5)，可以算出(10)由式(8)和(10)可见，只要测出暗纹半径（或明纹半径），数出对应的级数k，即可算出R。
大学物理-光的干涉习题思考题及答案word资料5页
习题18-1．杨氏双缝的间距为mm 2.0，距离屏幕为m 1，求：（1）若第一到第四明纹距离为mm 5.7，求入射光波长。
（2）若入射光的波长为 A 6000，求相邻两明纹的间距。
解：（1）根据条纹间距的公式：m d D kx 0075.0102134=⨯⨯⨯=∆=∆-λλ 所以波长为： A 5000=λ（2）若入射光的波长为 A 6000，相邻两明纹的间距：mm d D x 31021060001410=⨯⨯⨯==∆--λ 18-2．图示为用双缝干涉来测定空气折射率n 的装置。
实验前，在长度为l 的两个相同密封玻璃管内都充以一大气压的空气。
现将上管中的空气逐渐抽去，（1）则光屏上的干涉条纹将向什么方向移动；（2）当上管中空气完全抽到真空，发现屏上波长为λ的干涉条纹移过N 条。
计算空气的折射率.解：（1）当上面的空气被抽去，它的光程减小，所以它将通过增加路程来弥补，所以条纹向下移动。
（2）当上管中空气完全抽到真空，发现屏上波长为λ的干涉条纹移过N 条。
可列出：λN n l =-）（1解得： 1+=lN n λ 18-3．在图示的光路中，S 为光源，透镜1L 、2L 的焦距都为f , 求（1）图中光线SaF 与光线SOF 的光程差为多少？。
（2）若光线SbF 路径中有长为l , 折射率为n 的玻璃, 那么该光线与SOF 的光程差为多少？。
解：（1）图中光线SaF 与光线SOF 的几何路程相同，介质相同，所以SaF 与光线SoF光程差为0。
（2）若光线SbF 路径中有长为l , 折射率为n 的玻璃, 那么光程差为几何路程差与介质折射率差的乘积，即 ）（1-n l 18-4．在玻璃板（折射率为50.1）上有一层油膜（折射率为30.1）。
已知对于波长为nm 500和nm 700的垂直入射光都发生反射相消，而这两波长之间没有别的波长光反射相消，求此油膜的厚度。
解：油膜上、下两表面反射光的光程差为2 ne2ne=(2k+1)λ/2=(k+1/2)λ (k=0，1，2，…) ①当λ1=5000A时，有 2ne=(k 1+1/2)λ1=k 1λ1+2500 ② 当λ2=7000A时，有 2ne=(k 2+1/2)λ2=k 2λ2+3500 ③ 因λ2＞λ1，所以k 2＜k 1;又因为λ1与λ2之间不存在λ3满足 2ne=(k 3+1/2)λ3式即不存在 k 2＜k 3＜k 1的情形，所以k 2、k 1应为连续整数，即 k 2=k 1-1 ④ 由②、③、④式可得：k 1=(k 2λ2+1000)/λ1=(7k 2+1)/5=[7(k 1-1)+1]/5得 k 1=3 k 2=k 1-1=2可由②式求得油膜的厚度为 e=(k 1λ1+2500)/(2n)=6731 A18-5．一块厚μm 2.1的折射率为50.1的透明膜片。
干涉法测微小量实验报告
干涉法测微小量创建人:系统管理员总分:100实验目的学习掌握利用光的干涉原理检验光学元件表面集合特征的方法,用劈尖的等厚干涉测量细丝直径的方法,同时加深对光的波动性的认识。
实验仪器低频信号发生器、示波器、超声声速测定仪、频率计等实验原理1、用牛顿环测平凸透镜的曲率半径图1、牛顿环干涉条纹的形成当曲率很大的平凸透镜的凸面放在一平面玻璃上时,会产生一组以O为中心的明暗相接的同心圆环,称为牛顿环。
如图,1、2两束光的光成差22λδ+=∆,式中λ为入射光的波长,δ就是空气层厚度,空气折射率1n ≈。
如果第m 个暗环处空气厚度为m δ,则有故得到:2m m λδ⋅=2、 劈尖的等厚干涉测细丝直径图2、劈尖干涉条纹的形成两片叠在一起的玻璃片,在它们的一端口夹一直径待测的细丝,于就是两片玻璃之间便形成一空气劈尖。
当用单色光垂直照射时,会产生干涉现象。
因为光程差相等的地方就是平行两玻璃片交线的直线,所以等厚干涉条纹就是一组明暗相间的、平行于交线的直线。
设入射光波长为λ,则得到第m 级暗纹处空气劈尖的的厚度2m λ⋅=d 。
由此可知,m=0时,d=0,即在两玻璃片交线处,为零级暗条纹。
如果在细丝处呈现m=N 级条纹,则待测细丝直径2λ⋅=N d 。
实验内容1、测平凸透镜的曲率半径(1)观察牛顿环1) 将牛顿环仪按图3所示放置在读数显微镜镜筒与入射光调节木架的玻璃片的下方,木架上的透镜要正对着钠光灯窗口,调节玻璃片角度,使通过显微镜目镜观察时视场最亮。
图3、观测牛顿环实验装置图2) 调节目镜,瞧清目镜视场内的十字叉丝后,使显微镜筒下降到接近玻璃片,然后缓慢上升,直到观察到干涉条纹,再微调玻璃片角度及显微镜,使条纹更清楚。
(2)测牛顿环直径1) 使显微镜的十字叉丝交点与牛顿环中心重合,并使水平方向的叉丝与标尺平行(与显微镜筒移动方向平行)。
2) 转动显微镜测微鼓轮,使显微镜沿一个方向移动,同时数出十字叉丝竖丝移过的暗环数,直到竖丝与第35环相切为止。
光的干涉习题思考题的解答
习题18-1．杨氏双缝的间距为mm 2.0，距离屏幕为m 1，求：（1）若第一到第四明纹距离为mm 5.7，求入射光波长。
（2）若入射光的波长为A 6000，求相邻两明纹的间距。
解：（1）根据条纹间距的公式：m d D kx 0075.0102134=⨯⨯⨯=∆=∆-λλ 所以波长为：A 5000=λ（2）若入射光的波长为A 6000，相邻两明纹的间距：mm d D x 31021060001410=⨯⨯⨯==∆--λ 18-2．图示为用双缝干涉来测定空气折射率n 的装置。
实验前，在长度为l 的两个相同密封玻璃管内都充以一大气压的空气。
现将上管中的空气逐渐抽去，（1）则光屏上的干涉条纹将向什么方向移动；（2）当上管中空气完全抽到真空，发现屏上波长为λ的干涉条纹移过N 条。
计算空气的折射率.解：（1）当上面的空气被抽去，它的光程减小，所以它将通过增加路程来弥补，所以条纹向下移动。
（2）当上管中空气完全抽到真空，发现屏上波长为λ的干涉条纹移过N 条。
可列出：λN n l =-）（1 解得： 1+=lN n λ18-3．在图示的光路中，S 为光源，透镜1L 、2L 的焦距都为f , 求（1）图中光线SaF 与光线SOF 的光程差为多少？。
（2）若光线SbF 路径中有长为l , 折射率为n 的玻璃, 那么该光线与SOF 的光程差为多少？。
解：（1）图中光线SaF 与光线SOF 的几何路程相同，介质相同，所以SaF 与光线SoF 光程差为0。
（2）若光线SbF 路径中有长为l , 折射率为n 的玻璃, 那么光程差为几何路程差与介质折射率差的乘积，即 ）（1-n l18-4．在玻璃板（折射率为50.1）上有一层油膜（折射率为30.1）。
已知对于波长为nm 500和nm 700的垂直入射光都发生反射相消，而这两波长之间没有别的波长光反射相消，求此油膜的厚度。
解：油膜上、下两表面反射光的光程差为2 ne ，由反射相消条件有 2ne=(2k+1)λ/2=(k+1/2)λ (k=0，1，2，…) ①当λ1=5000A时，有 2ne=(k 1+1/2)λ1=k 1λ1+2500 ②当λ2=7000A时，有 2ne=(k 2+1/2)λ2=k 2λ2+3500 ③ 因λ2＞λ1，所以k 2＜k 1;又因为λ1与λ2之间不存在λ3满足 2ne=(k 3+1/2)λ3式即不存在 k 2＜k 3＜k 1的情形，所以k 2、k 1应为连续整数，即 k 2=k 1-1 ④ 由②、③、④式可得：k 1=(k 2λ2+1000)/λ1=(7k 2+1)/5=[7(k 1-1)+1]/5 得 k 1=3 k 2=k 1-1=2可由②式求得油膜的厚度为 e=(k 1λ1+2500)/(2n)=6731 A18-5．一块厚μm 2.1的折射率为50.1的透明膜片。
迈克尔逊干涉仪实验思考题
一、 等倾干涉的特点00222cos 2λλk i h n L =+=∆（a ） 干涉条纹为同心圆环（b ） 中心条纹的干涉级数高（c ） 厚度增大，条纹外涌： 中心点：220λλN n k h =∆=∆二、 迈克尔逊干涉仪是如何发明的？是用来干什么的？以太漂移实验迈克尔逊的名字是和迈克尔逊干涉仪及迈克尔逊－莫雷实验联系在一起的，实际上这也是迈克尔逊一生中最重要的贡献。
在迈克尔逊的时代，人们认为光和一切电磁波必须借助绝对静止的“以太”进行传播，而“以太”是否存在以及是否具有静止的特性，在当时还是一个谜。
有人试图测量地球对静止“以太”的运动所引起的“以太风”，来证明以太的存在和具有静止的特性，但由于仪器精度所限，遇到了困难。
麦克斯韦曾于1879年写信给美国航海年历局的D.P.托德，建议用罗默的天文学方法研究这一问题。
迈克尔逊知道这一情况后，决心设计出一种灵敏度提高到亿分之一的方法，测出与有关的效应。
1881年他在柏林大学亥姆霍兹实验室工作，为此他发明了高精度的迈克尔逊干涉仪，进行了著名的以太漂移实验。
他认为若地球绕太阳公转相对于以太运动时，其平行于地球运动方向和垂直地球运动方向上，光通过相等距离所需时间不同，因此在仪器转动90°时，前后两次所产生的干涉必有0.04条条纹移动。
迈克尔逊用最初建造的干涉仪进行实验，这台仪器的光学部分用蜡封在平台上，调节很不方便，测量一个数据往往要好几小时。
实验得出了否定结果。
改进仪器1884年在访美的瑞利、开尔文等的鼓励下，他和化学家莫雷（Morley ,Edward Willia ms ，1838～1923）合作，提高干涉仪的灵敏度，得到的结果仍然是否定的。
1887年他们继续改进仪器，光路增加到11米，花了整整5天时间，仔细地观察地球沿轨道与静止以太之间的相对运动，结果仍然是否定的。
迈克尔逊干涉仪实验思考题
一、 等倾干涉的特点00222cos 2λλk i h n L =+=∆（a ） 干涉条纹为同心圆环（b ） 中心条纹的干涉级数高（c ） 厚度增大，条纹外涌： 中心点：220λλN n k h =∆=∆二、 迈克尔逊干涉仪是如何发明的？是用来干什么的？以太漂移实验迈克尔逊的名字是和迈克尔逊干涉仪及迈克尔逊－莫雷实验联系在一起的，实际上这也是迈克尔逊一生中最重要的贡献。
在迈克尔逊的时代，人们认为光和一切电磁波必须借助绝对静止的“以太”进行传播，而“以太”是否存在以及是否具有静止的特性，在当时还是一个谜。
有人试图测量地球对静止“以太”的运动所引起的“以太风”，来证明以太的存在和具有静止的特性，但由于仪器精度所限，遇到了困难。
麦克斯韦曾于1879年写信给美国航海年历局的D.P.托德，建议用罗默的天文学方法研究这一问题。
迈克尔逊知道这一情况后，决心设计出一种灵敏度提高到亿分之一的方法，测出与有关的效应。
1881年他在柏林大学亥姆霍兹实验室工作，为此他发明了高精度的迈克尔逊干涉仪，进行了著名的以太漂移实验。
他认为若地球绕太阳公转相对于以太运动时，其平行于地球运动方向和垂直地球运动方向上，光通过相等距离所需时间不同，因此在仪器转动90°时，前后两次所产生的干涉必有0.04条条纹移动。
迈克尔逊用最初建造的干涉仪进行实验，这台仪器的光学部分用蜡封在平台上，调节很不方便，测量一个数据往往要好几小时。
实验得出了否定结果。
改进仪器1884年在访美的瑞利、开尔文等的鼓励下，他和化学家莫雷（Morley,Edward Williams ，1838～1923）合作，提高干涉仪的灵敏度，得到的结果仍然是否定的。
1887年他们继续改进仪器，光路增加到11米，花了整整5天时间，仔细地观察地球沿轨道与静止以太之间的相对运动，结果仍然是否定的。
这一实验引起科学家的震惊和关注，与热辐射中的“紫外灾难”并称为“科学史上的两朵乌云”。
干涉法测微小量
干涉法测微小量实验一、实验简介：光的干涉现象表明了光的波动的性质，干涉现象在科学研究与计量技术中有着广泛的应用。
在干涉现象中，不论何种干涉，相邻干涉条纹的光程差的改变都等于相干光的波长，可见光的波长虽然很小，但干涉条纹间的距离或干涉条纹的数目是可以计量的。
因此，通过对干涉条纹数目或条纹移动数目的计量，可以得到以光的波长为单位的光程差。
利用光的等厚干涉可以测量光的波长，检验表面的平面度，球面度，光洁度，以及精确测量长度，角度和微小形变等。
二、实验原理：实验内容一：牛顿环法测曲率半径图1如图所示，在平板玻璃面DCF上放一个曲率半径很大的平凸透镜ACB，C点为接触点，这样在ACB和DCF之间，形成一层厚度不均匀的空气薄膜，单色光从上方垂直入射到透镜上，透过透镜，近似垂直地入射于空气膜。
分别从膜的上下表面反射的两条光线来自同一条入射光线，它们满足相干条件并在膜的上表面相遇而产生干涉，干涉后的强度由相遇的两条光线的光程差决定，由图可见，二者的光程差△’等于膜厚度e的两倍，即△’ =2e此外，当光在空气膜的上表面反射时，是从光密媒质射向光疏媒质，反射光不发生相位突变，而在下表面反射时，则会发生相位突变，即在反射点处，反射光的相位与入射光的相位之间相差π，与之对应的光程差为λ /2 ，所以相干的两条光线还具有λ /2的附加光程差，总的光程差为：(1) 当△满足条件：，（）(2) 时，发生相长干涉，出现第K级亮纹。
而当：，（）(3) 时，发生相消干涉，出现第k级暗纹。
因为同一级条纹对应着相同的膜厚，所以干涉条纹是一组等厚度线。
可以想见，干涉条纹是一组以C点为中心的同心圆，这就是所谓的牛顿环。
如图所示，设第k级条纹的半径为r k，对应的膜厚度为e k，则:(4)在实验中，R的大小为几米到十几米，而e k的数量级为毫米，所以R >>e k，e k2相对于2R k是一个小量，可以忽略，所以上式可以简化为(5)如果r k是第k级暗条纹的半径，由式(1)和(3)可得:(6)代入式(5)得透镜曲率半径的计算公式(7)对给定的装置，R为常数，暗纹半径(8)和级数k的平方根成正比，即随着k的增大，条纹越来越细。
干涉法测微小量-实验报告
干涉法测微小量创建人：系统管理员总分：100实验目的学习掌握利用光的干涉原理检验光学元件表面集合特征的方法，用劈尖的等厚干涉测量细丝直径的方法，同时加深对光的波动性的认识。
实验仪器低频信号发生器、示波器、超声声速测定仪、频率计等实验原理1、用牛顿环测平凸透镜的曲率半径图1.牛顿环干涉条纹的形成当曲率很大的平凸透镜的凸面放在一平面玻璃上时，会产生一组以O为中心的明暗相接的同心圆环，称为牛顿环。
如图，1、2两束光的光成差22λδ+=∆，式中λ为入射光的波长，δ是空气层厚度，空气折射率1n ≈。
如果第m 个暗环处空气厚度为m δ，则有故得到：2m m λδ⋅=2、 劈尖的等厚干涉测细丝直径图2.劈尖干涉条纹的形成两片叠在一起的玻璃片，在它们的一端口夹一直径待测的细丝，于是两片玻璃之间便形成一空气劈尖。
当用单色光垂直照射时，会产生干涉现象。
因为光程差相等的地方是平行两玻璃片交线的直线，所以等厚干涉条纹是一组明暗相间的、平行于交线的直线。
设入射光波长为λ，则得到第m 级暗纹处空气劈尖的的厚度2m λ⋅=d 。
由此可知，m=0时，d=0，即在两玻璃片交线处，为零级暗条纹。
如果在细丝处呈现m=N 级条纹，则待测细丝直径2λ⋅=N d 。
实验内容1、 测平凸透镜的曲率半径 （1）观察牛顿环1） 将牛顿环仪按图3所示放置在读数显微镜镜筒和入射光调节木架的玻璃片的下方，木架上的透镜要正对着钠光灯窗口，调节玻璃片角度，使通过显微镜目镜观察时视场最亮。
图3.观测牛顿环实验装置图2） 调节目镜，看清目镜视场内的十字叉丝后，使显微镜筒下降到接近玻璃片，然后缓慢上升，直到观察到干涉条纹，再微调玻璃片角度及显微镜，使条纹更清楚。
（2）测牛顿环直径1） 使显微镜的十字叉丝交点与牛顿环中心重合，并使水平方向的叉丝与标尺平行（与显微镜筒移动方向平行）。
2） 转动显微镜测微鼓轮，使显微镜沿一个方向移动，同时数出十字叉丝竖丝移过的暗环数，直到竖丝与第35环相切为止。
干涉法测微小量_讲义
⼲涉法测微⼩量_讲义⼲涉法测微⼩量实验要求：1.预习阶段(1)认真阅读实验讲义。
(2)准备预习报告。
预习报告控制在1到2页纸内，不要原封不动照抄讲义，应融⼊⾃⼰对实验原理的理解。
2. 实验阶段(1) 维护良好的课堂秩序，在实验室内尽量保持安静。
(2) 维护整洁的实验环境，不要将⽔杯等放在试验台上，不得在实验室内吃⼝⾹糖。
(3) 爱护实验设备，轻拿轻放。
在⽼师讲解后才能动⼿操作。
并且在动⼿前应仔细阅读实验注意事项和操作说明。
(4) 如实记录实验数据，不得篡改、抄袭。
(5) 实验数据经指导⽼师签字、实验设备整理好后⽅可离开。
3. 报告撰写阶段(1) 本实验要求计算平凸透镜曲率半径R的不确定度。
注意事项：1. 爱护光学元件光学实验中使⽤的⼤部分光学元件是玻璃制成的，光学表⾯经过精⼼抛光。
使⽤时要轻拿、轻放，避免碰撞、损坏元件。
任何时候都不要⽤⼿触及光学表⾯（镀膜⽚或光在此表⾯反射或折射），只能拿磨砂⾯（光线不经过的⾯⼀般都磨成⽑⾯，如透镜的侧⾯，棱镜的上下底⾯等），不要对着光学元件表⾯说话、咳嗽、打喷嚏等。
2. 钠灯需提前预热10分钟，实验过程中不要关闭，不要震动。
若关闭，需等完全冷却下来才能再次开启。
光的⼲涉现象表明了光的波动性质，⼲涉现象在科学研究与计量技术中有着⼴泛的应⽤。
在⼲涉现象中，不论是何种⼲涉，相邻⼲涉条纹的光程差的改变都等于相⼲光的波长，可见光的波长虽然很⼩，但⼲涉条纹间的距离或⼲涉条纹的数⽬却是可以计量的。
因此，通过对⼲涉条纹数⽬或条纹移动数⽬的计量，可得到以光的波长为单位的光程差。
利⽤光的等厚⼲涉现象可以测量光的波长，检验表⾯的平⾯度、球⾯度、光洁度，精确地测量长度、⾓度，测量微⼩形变以及研究⼯件内应⼒的分布等。
通过本次实验，学习、掌握利⽤光的⼲涉原理检验光学元件表⾯⼏何特征的⽅法，⽤劈尖的等厚⼲涉测量细丝直径的⽅法，同时加深对光的波动性的认识。
实验原理1．⽤⽜顿环测平凸透镜的曲率半径当曲率半径很⼤的平凸透镜的凸⾯放在⼀平⾯玻璃上时，见图7.2.1-1，在透镜的凸⾯与平⾯之间形成⼀个从中⼼O 向四周逐渐增厚的空⽓层。
光学实验思考题答案
40
50
伏安特性曲线照度与光电
流曲线
(3)零电压下的光电流及截止电压与照度的关系
20.0
1.96
30.0 1.06 0.65
35.0 0.85 0.66
40.0 0.64 0.62
50.0 0.61 0.64
60.0 0.58 0.65
70.0 0.55 0.63
答：临界截止
u/v
s0.64
25.0 1.85 0.63
2．在杨氏实验装置中,光源波长为640nm,两狭缝间距为0.4mm,光屏离狭缝的距离为50cm.试求：(1)光屏上第1亮条纹和中央亮条纹之间的距离；（2）若p点离中央亮条纹为0.1mm，问两束光在p点的相位差是多少？（3）求p点的光强度和中央点的强度之比.
?y?
解：（1）由公式
r0
?d
?y?
得
r050??6.4?10?5?8.0?10?2cmd =0.4
③为了使十字丝对准光谱线，可以使用望远镜微调螺钉12来对准。
④测量时，可将望远镜置最右端，从-l级到+1级依次测量，以免漏测数据。
数据处理
左1级右1级
(k=-1) (k=+1)
(2)计算出紫色谱线波长的不确定度
2
?
其中
? ? +
(a b)sin ?
u ? ? = a + ?
cos15 60 180 092
（2）由课本第20页图1-2的几何关系可知
r2?r1?dsin??dtan??d
y0.01
?0.04?0.8?10?5cmr050
???
2?
?
(r2?r1)?
2???5?0.8?10?
大学物理-光的干涉习题思考题及答案
习题18-1．杨氏双缝的间距为mm 2.0，距离屏幕为m 1，求：（1）若第一到第四明纹距离为mm 5.7，求入射光波长。
（2）若入射光的波长为A 6000，求相邻两明纹的间距。
解：（1）根据条纹间距的公式：m d D kx 0075.0102134=⨯⨯⨯=∆=∆-λλ 所以波长为：A 5000=λ（2）若入射光的波长为A 6000，相邻两明纹的间距：mm d D x 31021060001410=⨯⨯⨯==∆--λ 18-2．图示为用双缝干涉来测定空气折射率n 的装置。
实验前，在长度为l 的两个相同密封玻璃管内都充以一大气压的空气。
现将上管中的空气逐渐抽去，（1）则光屏上的干涉条纹将向什么方向移动；（2）当上管中空气完全抽到真空，发现屏上波长为λ的干涉条纹移过N 条。
计算空气的折射率.解：（1）当上面的空气被抽去，它的光程减小，所以它将通过增加路程来弥补，所以条纹向下移动。
（2）当上管中空气完全抽到真空，发现屏上波长为λ的干涉条纹移过N 条。
可列出：λN n l =-）（1 解得： 1+=lN n λ18-3．在图示的光路中，S 为光源，透镜1L 、2L 的焦距都为f , 求（1）图中光线SaF 与光线SOF 的光程差为多少？。
（2）若光线SbF 路径中有长为l , 折射率为n 的玻璃, 那么该光线与SOF 的光程差为多少？。
解：（1）图中光线SaF 与光线SOF 的几何路程相同，介质相同，所以SaF 与光线SoF 光程差为0。
（2）若光线SbF 路径中有长为l , 折射率为n 的玻璃, 那么光程差为几何路程差与介质折射率差的乘积，即 ）（1-n l18-4．在玻璃板（折射率为50.1）上有一层油膜（折射率为30.1）。
已知对于波长为nm 500和nm 700的垂直入射光都发生反射相消，而这两波长之间没有别的波长光反射相消，求此油膜的厚度。
解：油膜上、下两表面反射光的光程差为2 ne2ne=(2k+1)λ/2=(k+1/2)λ (k=0，1，2，…) ①当λ1=5000A时，有 2ne=(k 1+1/2)λ1=k 1λ1+2500 ②当λ2=7000A时，有 2ne=(k 2+1/2)λ2=k 2λ2+3500 ③ 因λ2＞λ1，所以k 2＜k 1;又因为λ1与λ2之间不存在λ3满足 2ne=(k 3+1/2)λ3式即不存在 k 2＜k 3＜k 1的情形，所以k 2、k 1应为连续整数，即 k 2=k 1-1 ④ 由②、③、④式可得：k 1=(k 2λ2+1000)/λ1=(7k 2+1)/5=[7(k 1-1)+1]/5 得 k 1=3 k 2=k 1-1=2可由②式求得油膜的厚度为 e=(k 1λ1+2500)/(2n)=6731 A18-5．一块厚μm 2.1的折射率为50.1的透明膜片。
迈克尔逊干涉实验思考题
迈克尔逊干涉实验思考题1、什么是干涉？什么是光的干涉？光的干涉有哪些必要与先决条件？什么是想干光？2、光的干涉实验现象是什么？本实验光的干涉现象是什么？3、在物理光学中有两类光的干涉现象，一种是等厚干涉，一种是等倾干涉，什么是等倾干涉？“等倾”是什么概念？指的是谁和谁的夹角？4、等倾干涉是哪两束光在什么条件下出现的什么光学现象？此现象与等厚干涉的牛顿环有什么区别？5、激光经扩束镜后的光线是平行光吗？为什么？激光经扩束镜后的光线与等倾干涉现象有何关系？如果激光经扩束镜后的光线是平行光又会出现什么干涉现象？为什么？6、迈克尔逊干涉仪是一种分振幅双光束干涉仪，在实验中，激光光束是如何分解的？分解后的两束光经定反射镜和动反射镜回到观察屏出现等倾干涉的实验条件是什么？7、补偿板的作用是什么（请详细说明）？取消补偿板还能实现光的等倾干涉现象吗？为什么？8、在实验中，为了说明问题的方便把哪一个反射镜虚拟化？虚拟化的前提是什么？9、在实验中，正确的操作是我们看到：观测屏会出现明暗相间的等倾干涉同心圆环。
这说明形成干涉的两束光是平行光汇聚同一圆环，为什么？这两束光与各自的反射镜法线反射角是什么状态？如果不平行会出现什么实验现象？为什么？10、形成等倾干涉的两束光的光程差公式，讲义上直接给出了，请予以详细说明。
11、本实验的实验条件是什么？用什么实验方法能达到实验条件？具体如何操作？每一步骤的目标是什么？具体如何操作？12、在本实验中，观测屏出现什么实验现象才可记录实验数据？为什么？等倾干涉中心圆斑干涉现象与牛顿环干涉圆斑有何区别？13、什么是实验计数的条件？有些什么要求？在实验计数中，干涉圆环中心发生漂移是什么光学现象？为什么必须克服才能继续实验？如何操作？请具体说明。
14、当动反射镜与定反射镜的虚像之间发生多大位移，会使两束光的光程差增加或减少一个波长？为什么？请详细说明。
动反射镜与定反射镜的虚像之间的最大位移应小于40mm，为什么？15、在实验操作中，要求在记录数据的过程中（即观察干涉圆环的璇入和涌出），旋转微调齿轮时是不能反转的，否则实验失败，为什么？微调齿轮的读书空程差有多大？16、为什么等倾干涉形成同一圆心圆环？扩束镜的作用是什么？如果改用平行光作为做干涉光源会出现什么光学现象？以上都请详细说明。
干涉法测微小量实验报告
干涉法测微小量【实验目的】1.了解等厚干涉的应用2.掌握移测显微镜的使用方法【实验仪器】实验仪器:牛顿环法测曲率半径实验的主要仪器有:读数显微镜、Na光源、牛顿环仪用劈尖测细丝直径实验的主要仪器有:读数显微镜、Na光源、劈尖【实验原理】实验原理：实验内容一：牛顿环法测曲率半径图1如图所示，在平板玻璃面DCF上放一个曲率半径很大的平凸透镜ACB，C点为接触点，这样在ACB和DCF之间，形成一层厚度不均匀的空气薄膜，单色光从上方垂直入射到透镜上，透过透镜，近似垂直地入射于空气膜。
分别从膜的上下表面反射的两条光线来自同一条入射光线，它们满足相干条件并在膜的上表面相遇而产生干涉，干涉后的强度由相遇的两条光线的光程差决定，由图可见，二者的光程差△’等于膜厚度e的两倍，即△’ =2e此外，当光在空气膜的上表面反射时，是从光密媒质射向光疏媒质，反射光不发生相位突变，而在下表面反射时，则会发生相位突变，即在反射点处，反射光的相位与入射光的相位之间相差，与之对应的光程差为/2 ，所以相干的两条光线还具有/2的附加光程差，总的光程差为：(1)当△满足条件：(2)时，发生相长干涉，出现第K级亮纹。
而当：(3)时，发生相消干涉，出现第k级暗纹。
因为同一级条纹对应着相同的膜厚，所以干涉条纹是一组等厚度线。
可以想见，干涉条纹是一组以C点为中心的同心圆，这就是所谓的牛顿环。
如图所示，设第k级条纹的半径为rk ，对应的膜厚度为ek，则:(4)在实验中，R的大小为几米到十几米，而ek 的数量级为毫米，所以R >>ek，e k 2相对于2Rk是一个小量，可以忽略，所以上式可以简化为(5) 如果rk是第k级暗条纹的半径，由式(1)和(3)可得:(6) 代入式(5)得透镜曲率半径的计算公式(7) 对给定的装置，R为常数，暗纹半径(8) 和级数k的平方根成正比，即随着k的增大，条纹越来越细。
同理，如果rk是第k级明纹，则由式(1)和(2)得(9)代入式(5)，可以算出(10)由式(8)和(10)可见，只要测出暗纹半径（或明纹半径），数出对应的级数k，即可算出R。
干涉法测微小量 (2)
干涉法测微小量段心蕊 PB05000826 （九号台）一、实验目的：学习、掌握利用光的干涉原理检验光学元件表面几何特征的方法。
二、实验原理：用牛顿环测平凸透镜的曲率半径如图所示，光束1、2干涉，全部光束在一起，产生牛顿环 1、2两束光的光程差为22λδ+=∆第m 个暗环处 ...3,2,1,0,2)12(22=+=+=∆m m m λλδ2λδ⋅=⇒m m又222)(m m R r R δ-+=， R m <<δRr mm 22=⇒δλδλδmR r R r m m m m m =⇒⎪⎪⎭⎪⎪⎬⎫=⋅=2222 我们可由λ求R 或由R 求λ。
但由于r m 不易测准，且实验者无法看出暗环真正所处的级数，故测直径D m ， λmR D m 42= λR n m D n m )(42+=+ λn D D R mn m 422-=⇒+ 其中n 可以观察出来从而可以计算透镜的曲率半径R 。
三、实验仪器：显微镜、平凸透镜、显示器、玻璃片、钠光灯。
四、实验内容 1 观察牛顿环(1)将牛顿环仪按图所示放置在读数显微镜镜筒和入射光调节木架的玻璃片的下方，木架上的透镜要正对着钠光灯窗口，调节玻璃片角度，使通过显微镜目镜观察时视场最亮。
(2)调节目镜，看清目镜视场的十字叉丝后，使显微镜筒下降到接近玻璃片，然后缓慢上升，直到观察到干涉条纹，再微调玻璃片角度及显微镜，使条纹更清楚。
2 测牛顿环直径(1)使显微镜的十字叉丝交点与牛顿环中心重合，并使水平方向的叉丝与标尺平行（与显微镜筒移动方向平行）。
(2)转动显微镜测微鼓轮，使显微镜筒沿一个方向移动，同时数出十字叉丝竖丝移过的暗环数，直到竖丝与第65环相切为止。
(3)反向转动鼓轮，当竖丝与第60环相切时，记录读数显微镜上的位置读数d 60，然后继续转动鼓轮，使竖丝依次与第50、40、30、20、10环相切，顺次记下读数d 50，d 40，d 30，d 20，d 10。
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干涉法测微小量
1. 从空气膜上下表面反射的光线相遇在D 处发生相干，为什么将光程差
2AD CD BC AB λ+-++=∆写成2
2λδ+=∆？
答：1.实验所测量的平凸透镜的曲率半径很大，其凸面与平
面玻璃的夹角很小，因此，当光线垂直照射下来时，光线
在空气层上表面的折射角和反射角都很小，于是可将折射
角和反射角忽略，近似认为入射光线、折射光线以及反射
光线在同一条直线上，在加上光在下表面反射时的半波损失，即得式①。
2. 我认为这里由于R 的值是比较大的，故光线在空气膜上下表面发生的反射角度偏差很小，又由于很小，在该范围内ABCD 近似在一条直线上,是可以使用近似AB+BC+CD-AD=2 而不影响结果的。
3.由于半径近1m ，而BO 只有几个毫米，故夹角极小，最多只有 rad 105.23-⨯ ，于
是空气层的上下两表面可以看作平行平面，此时：
δ==BC AB CD AD =
所以
2
22λδλ+
=+
-++=∆AD CD BC AB
2.牛顿环的中心级次是多少？是亮斑还是暗斑？你试验用的牛顿环中心是亮还是暗？为什么？
答：1.因为牛顿环中心的空气层厚度为 ，故其级次为 ；
由式①可知，照射到牛顿环中心的光线的光程差为 ，是半波长的奇数倍，故牛顿环中心是暗斑，我实验所用的牛顿环中心是暗斑，与分析结果吻合。
2.(1)牛顿环的中心级次是0(由式而知m=0)；(2)理论上应该是暗斑(由式知其为暗斑)；(3)此次试验用的牛顿环中间有大部分区域都是暗的；(4)因为在中心处凸平面镜与平面玻璃之间存在挤压形变，形成一块接触区域，在这一区域内由为半波长的奇数倍，故应为暗区。
3.。