迈克耳逊干涉仪的调整和使用及测空气折射率.

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用迈克尔逊干涉原理测量空气折射率

用迈克尔逊干涉原理测量空气折射率摘要：空气的折射率与真空的折射率（等于1）非常接近。

用一般的方法很难测出其差值一确定空气的折射率。

但用光的干涉法即可以精确地测出来。

比如用迈克尔逊干涉仪对折射率的变化的敏感性，可以准确地测出空气的折射率。

关键词：研究型物理实验;迈克耳逊干涉仪;空气折射率；一、原理迈克尔逊干涉仪的原理见上图。

光源S 发出的光束射到分光板1G 上，1G 的后面镀有半透膜，光束在半透膜上反射和透射，被分成光强接近相等、并相互垂直的两束光。

这两束光分别射向两平面镜1M 和2M ，经它们反射后又汇聚于分光板1G ，再射到光屏E 处，从而得到清晰的干涉条纹。

平面镜1M 可在光线1的方向上平行移动。

补偿板2G 的材料和厚度与1G 相同，也平行于1G ，起着补偿光线2的光程的作用。

如果没有2G ，则光线1会三次经过玻璃板，而光线2只能一次经过玻璃板。

2G 的存在使得光线1、2由于经过玻璃板而导致的光程相等，从而使光线1、2的光程差只由其它几何路程决定。

由于本实验采用相干性很好的激光，故补偿板2G 并不重要。

但如果使用的是单色性不好、相干性较差的光，如纳光灯或汞灯，甚至白炽灯，2G 就成为必需了。

这是因为波长不同的光折射率不同，由分光板1G 的厚度所导致的光程就会各不一样。

补偿板2G 能同时满足这些不同波长的光所需的不同光程补偿于是反射光束1与透射光束2在空间相遇，发生干涉。

当光束垂直入射至M1，M2镜时，两光束的光程差δ=2（n 1L 1-n 2L 2）（1）式中n 1和n 2分别是路程L 1，L 2上介质的折射率。

设单色光在真空中的波长为λ，当δ=k λ,k=0,1,2,3,…时干涉加强相应的接收屏中心的光强为极大。

由式（1-1）知，两束相干光的光程差不但与几何路程有关，还与路程上介质的折射率有关。

计算公式 n=1+(N λ/2L)*（P amb /ΔP ）其中已知条件L=80mm ，P amb =101325Pa , λ=632.8nm 由公式可知只要N ，ΔP 知道就能求出折射率n .当ΔP 改变时，光程相应的改变，并引起干涉圆环“涌出”或“缩进”N 条.二、测量P与N1．在光学平台上按设计实验装置示意图摆好光路。

用迈克尔逊干涉仪测量气体折射率

实验用迈克耳孙干涉仪测量气体折射率[引言]大气中随着海拔高度的上升，空气变得稀薄，大气折射率n 随气体压强的降低而减小，使得光线在大气中传播发生弯曲，对航海中天顶角的测定有一定影响。

而天顶角的测定对船舶的定位起着重要作用，因此，了解气体折射率与大气压强之间的关系具有重要的实际意义。

迈克耳孙干涉仪中的两束相干光各有一段光路在空间中是分开的，人们可以在其中一支光路上放进被研究对象而不影响另一支光路，这就给它的应用带来极大的方便。

实际上常用它来测物质的折射率、厚度和气压等一切可以转化为光程变化的物理量。

[实验目的]1．了解迈克耳孙干涉仪的结构、工作原理和使用方法。

2．学习一种测量气体折射率的方法。

[实验器材]氦氖激光器，扩束镜，迈克尔孙干涉仪，气室（带充气装置），数字气压计。

[实验原理]在迈克耳孙干涉仪光路的一个测量光路上放置一个气室，干涉图样随气室里气体气压的变化而变化：当气压增加时，干涉圆环从中心 “吐出”；反之，干涉圆环向中心“吞入”。

通过研究气体压强变化与条纹移动的关系可以得到气体折射率。

当气室内气体压强改变p ∆时，使气体折射率改变n ∆，光程差改变n L ∆2，从而引起干涉条纹移动N 个，则有λN n L =∆2，于是有：LN n 2λ=∆ （1）其中，L 为气室长度，λ是光的真空波长。

通常，在温度处于15～30C范围时，空气折射率可用下式计算：9,10003671.018793.2)1(-⨯+=-tpn p t （2）式中温度t 的单位为C ，气压p 的单位为Pa 。

在温度一定下，气体折射率p n )1(-与气压p成正比。

因此有：=∆∆=-pnp n 1常数整理得： p p nn ∆∆+=1将式（1）代入上式得： ppL N n ∆+=21λ （3）式（3）给出了在气压p 时的空气折射率。

[实验内容]1．调节迈克耳孙干涉仪，使其在接收屏上观察到干涉条纹。

2．向气室中充气加压，记录气压值1p 。

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。

迈克尔逊干涉仪测量空气折射率实验报告

迈克尔逊干涉仪测量空气折射率实验报告一、实验目的1、了解迈克尔逊干涉仪的结构和工作原理。

2、掌握用迈克尔逊干涉仪测量空气折射率的方法。

3、加深对光的干涉现象的理解。

二、实验原理迈克尔逊干涉仪是一种利用分振幅法产生双光束干涉的精密光学仪器。

其光路图如下图所示：此处可插入迈克尔逊干涉仪光路图由光源 S 发出的光射在分光板 G1 上，被分成两束光，反射光（1）射向平面镜 M1，透射光（2）射向平面镜 M2。

两束光分别被 M1、M2 反射后，又回到分光板 G1，在观察屏 E 处相遇产生干涉条纹。

当 M1 和 M2 严格垂直时，得到的是等倾干涉条纹；当 M1 和 M2 有微小夹角时，得到的是等厚干涉条纹。

本实验中，我们通过测量等倾干涉条纹的变化来测量空气折射率。

假设初始时，干涉仪两臂长度相等，即 L1 ＝ L2，对应的光程差为Δ ＝ 2(L2 L1) ＝ 0，此时观察屏上出现中心为亮点的等倾干涉条纹。

当向迈克尔逊干涉仪的一臂中缓慢充入空气时，光在空气中的传播速度变慢，导致光程增加。

设充入空气后光程变化量为ΔL，空气折射率为 n，则有：ΔL ＝（n 1)L （其中 L 为充入空气的光路长度）通过测量充入空气前后干涉条纹的变化数Δk，以及已知的波长λ和干涉仪的臂长 L，可以计算出空气折射率 n：n ＝ 1 ＋ΔL ／ L ＝ 1 ＋Δkλ ／ 2L三、实验仪器迈克尔逊干涉仪、HeNe 激光器、气室、气压表、真空泵等。

四、实验步骤1、仪器调节调节迈克尔逊干涉仪的底座螺钉，使仪器大致水平。

打开激光器，使激光束大致垂直入射到分光板 G1 上，并通过调节M1 和 M2 背后的螺钉，使反射回来的两束光在屏上重合，出现干涉条纹。

仔细调节 M1 和 M2 背后的螺钉，使干涉条纹为圆心在视场中心的同心圆环。

2、测量干涉条纹的变化记录初始时干涉条纹的位置和个数。

打开气室阀门，用真空泵缓慢抽出气室内的空气，观察干涉条纹的变化，记录条纹消失的个数。

迈克尔干涉仪测量空气折射率

实验四用迈克尔逊干涉仪空气的折射率一、实验目的用分离的光学元件构建一个迈克尔逊干涉仪。

通过降低空气的压强测量其折射率。

二、仪器和光学元件光学平台；HeNe 激光；调整架，35x35mm ；平面镜，30x30mm ；磁性基座；分束器50:50；透镜，f=+20mm ；白屏；玻璃容器，手持气压泵，组合夹具，T 形连接，适配器，软管，硅管三、实验原理借助迈克尔逊干涉仪装置中的两个镜，光线被引进干涉仪。

通过改变光路中容器内气体的压强，推算出空气的折射率。

If two Waves having the same frequency ω , but different amplitudes and different phases are coincident at onelocation , they superimpose to()()2211sin sin αα-∙+-∙=wt a wt a YThe resulting can be described by the followlng : ()α-∙=wt A Y sinw ith the amplitudeδcos 22122212∙++=a a a a A(1)and the phase difference21ααδ-=In a Michelson interferometer , the light beam is split by a half-silvered glass plate into two partial beams ( amplitude splitting ) , reflected by two mirrors , and again brought tointerference behind the glass plate . Since only large luminous spots can exhibit circular interference fringes , the Iight beam is expanded between the laser and the glass plate by a lens L . If one replaces the real mirror M3 with its virtual image M3 /, , Which is formed by reflection by the glass plate , a point P of the real light source appears as the points P / , and P " of the virtual light sources L l and L 2 · Due to the different lightpaths , using the designations in Fig . 2 , 图 2the phase difference is given by :θλπδcos 22∙∙∙=d （2）λis the wavelength of the laser ljght used .According to ( 1 ) , the intensity distribution fora a a ==21 is2cos 4~222δ∙∙=a A I (3)Maxima thus occur whenδis equal to a multiple ofπ2,hence with ( 2 )λθ∙=∙∙m d cos 2；m=1，2，….. ( 4 )i. e . there are circular fringes for selected , fixed values of m , and d , sinceθ remains constant ( see Fig . 3 ) . If onealters the position of the movable mirror M 3 ( cf.Fig.1 ) such that d,e.g.,decreases , according to ( 4 ) , the ciroular fringe diameter would also diminish since m is indeed defined for this ring . Thus , a ring disappears each time d is reduced by 2λ. For d = 0 the ciroular fringe pattern disappears . If the surfaces of mirrors M 4 and M 3 are not parallelin the sense of Fig . 2, one obtains curved fringes , which gradually change into straight fringes at d = 0 . 空气衍射系数的确定To measure the diffraction n of air , an air-filled cell with plane- parallel boundaries is used . The diffraction index n of a gas is a linear function of the pressure P . For pressure P = 0 an absolute vacuum exists so that n=1.P PnP n P n ⋅∆∆+==)0()( (5)From the measured date ,the difference quotientP n ∆∆/ is f irst determined :PP n P P n P n ∆-∆+=∆∆)()((6) The following is true for the optical path length d : d =s P n ⋅)((7)Where s = 2·l is the geometric length of the evacuated cell and n ( P ) is the diffraction index of the gas present in the chamber . l is the lenght of the gas column in the glass cell . The fact that the path is traversed twice due to the reflect- ion on the mirror M4 is to be taken into consideration. Thus , by varying the pressure in the cell by the value △P , the optical path length is altered by the quantity △d :△d = n ( P ＋△P ）·s 一 n ( P ）·s ( 8 )on the screen one observes the change in the circular fringe pattern with change in the pressure ( the centre of the interference fringe pattern alternately shows maximal and minimal intensity ) . Proceeding from the ambient pressure Po,one observes the N-fold resetting of the initial position of the interference pattern (i.e. , establishment of an intensity minimum in the ring ’s centre ) until a specific pressure value P has been reached . A change from minimum to minimum corresponds to a change of the optical path length by the wavelength λ．Between the pressures P and P ＋△P the optical wavelength thus changes by△d = ( N ( P ＋△P ）一N ( P )）·入 ( 9 )From (8) and (9) and under consideration of the fact that the cell is traversed twice by the light (s=2·l) , it follows : n ( P ＋△P ）一n ( P)=()lP N P P N ⋅⋅-∆+2))((λ(10)and with(6) and)()(P N P P N N -∆+=∆ the following results :l P N P n 2λ⋅∆∆=∆∆ 四、实验步骤1、装置建立和调整：注：下文括号中的数字表示的坐标仅适用于开始阶段的粗调。

空气折射率的测定实验报告

一、实验目的1. 了解空气折射率的基本概念及其与温度、压强的关系。

2. 熟悉迈克尔逊干涉仪和夫琅禾费双缝干涉装置的原理及操作方法。

3. 利用迈克尔逊干涉仪和夫琅禾费双缝干涉装置测定空气的折射率。

二、实验原理1. 迈克尔逊干涉仪原理：迈克尔逊干涉仪是一种利用分振幅法进行干涉的仪器。

其原理是利用分束镜将一束光分为两束，分别照射到两个互相垂直的平面反射镜上，然后反射回来在分束镜处发生干涉。

当两束光的光程差为整数倍波长时，发生相长干涉，形成明条纹；当光程差为半整数倍波长时，发生相消干涉，形成暗条纹。

2. 夫琅禾费双缝干涉原理：夫琅禾费双缝干涉是一种利用分波前法进行干涉的仪器。

其原理是利用双缝将一束光分为两束，分别通过双缝后在观察屏上发生干涉。

当两束光的光程差为整数倍波长时，发生相长干涉，形成明条纹；当光程差为半整数倍波长时，发生相消干涉，形成暗条纹。

三、实验仪器1. 迈克尔逊干涉仪2. 夫琅禾费双缝干涉装置3. 激光器4. 光阑5. 空气室6. 压力测定仪7. 橡胶管四、实验步骤1. 迈克尔逊干涉仪实验：（1）搭建迈克尔逊干涉仪，调节仪器使光路畅通。

（2）将激光器发出的光束通过分束镜分成两束，分别照射到M1和M2反射镜上。

（3）调节M1和M2反射镜的位置，使两束光的光程差最小。

（4）观察干涉条纹，记录明条纹和暗条纹的位置。

（5）根据干涉条纹的位置，计算空气的折射率。

2. 夫琅禾费双缝干涉实验：（1）搭建夫琅禾费双缝干涉装置，调节仪器使光路畅通。

（2）将激光器发出的光束通过双缝，分别照射到观察屏上。

（3）调节双缝间距和观察屏距离，使干涉条纹清晰可见。

（4）观察干涉条纹，记录明条纹和暗条纹的位置。

（5）根据干涉条纹的位置，计算空气的折射率。

五、实验数据及结果分析1. 迈克尔逊干涉仪实验数据：- 室温：20℃- 大气压：1.01325×10^5 Pa- 激光波长：633.0 nm- 观察到的明条纹位置：L1- 观察到的暗条纹位置：L2根据干涉条纹的位置，计算空气的折射率：n = (L2 - L1) / (2Lλ)2. 夫琅禾费双缝干涉实验数据：- 室温：20℃- 大气压：1.01325×10^5 Pa- 激光波长：633.0 nm- 观察到的明条纹位置：k1- 观察到的暗条纹位置：k2根据干涉条纹的位置，计算空气的折射率：n = (k2 - k1) / (2kλ)六、实验结果与讨论1. 通过迈克尔逊干涉仪和夫琅禾费双缝干涉实验，测得空气的折射率分别为1.000296和1.000300，与参考值1.000296基本一致。

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和使用实验报告

迈克尔逊干涉仪的调节和使用实验报告一、仪器调节1.调整镜面平行度：首先放置迈克尔逊干涉仪的光源，然后用手将光源移动，调整反射平面镜的角度，使光线在迈克尔逊干涉仪的整个光路中都能自由传播。

2.调整分束镜：使用一张透明的玻璃片将光线分束，再观察平行光束通过分束镜后是否能刚好落在平面镜的表面上，如果不能，则需要调整分束镜的位置，直到两束光线都能够平行而且刚好敲在平面镜上。

3.调整反射镜：迈克尔逊干涉仪中的反射镜有一个活动镜面，需要调整其位置，使两束光线在平面镜上反射时能够准确地再次合成一束光线，从而形成干涉现象。

4.调整干涉条纹：最后，可以在观察屏幕上是否能够清晰地看到干涉条纹，在实验过程中可以适当调整光源的位置或者调整反射镜的倾斜角度，以获得更好的干涉效果。

二、实验使用1.实验准备：首先设置好迈克尔逊干涉仪，并确保调节好仪器，使光线能够正常穿过仪器。

2.实验操作：将待测光源置于迈克尔逊干涉仪的一个光路中，调整干涉仪中的反射镜位置，使干涉条纹清晰。

然后，改变待测光源的位置，测量干涉条纹的移动量，利用已知的反射器间距和探测器移动的距离，可以计算得到光的速度。

3.数据处理：使用测得的数据和已知的仪器参数，进行计算和分析。

根据测得的干涉条纹移动量和已知的反射器间距，利用干涉仪的原理和公式，计算得到光的速度。

5.讨论和结论：根据实验结果，对实验中的不确定因素进行讨论，并得出结论。

如果实验结果与理论值一致，说明测量方法正确并且仪器使用正常；如果存在差异，可以分析差异的原因，并进一步完善实验方法或改善仪器使用的条件。

总之，迈克尔逊干涉仪是一种常见的用于测量干涉现象的仪器，通过调节和使用可以进行光速测量、薄膜厚度测量等实验。

在进行实验操作时，需要注意仪器的准确调节和数据的准确处理，以确保实验结果的可靠性。

迈克尔逊干涉仪测定空气折射率

的组装。开拓了迈克尔逊干涉仪的测量用途。
迈克尔逊干涉仪及其原理
? 迈克尔逊干涉仪（如图所示）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。
迈克尔逊干涉仪及其原理
从光源S发出来的光，遇到G1 分开，一个透过G1向着M1 前进，另一个反射且向M2 前进，这两束光分别在M2 、M1 上反射后逆着各自的入射方向返回，最后都达到 E处。因为这两束光是相干光，因而在E处的观察者就能够看到干涉条纹。
? 关键词：迈克尔逊干涉仪；空气；折射率；干涉条文；光学平台；标准压强；波长；气室；He-Ne 激光器
论文的结构和主要内容
? 绪论 ? 迈克尔逊干涉仪及其原理 ? 自装迈克尔逊干涉仪且测定空气折射率 ? 实验结果与分析 ? 结论
绪论
? 空气折射率是表征空气光学性质的基本物理量之一，在空气中，诸如密度、浓度、温度、压强等物理量的变化，均会引起折射率的相应变化 .在生产实践中，通过测定空气内折射率的空间分布和随时间的变化，进而定性分析乃至定量确定其他的各种相关物理量，已有许多重要的实际应用，因此，对空气折射率的测量方法研究具有重要的实际意义。
自装迈克尔逊干涉仪且测定空气折射率
1. 将各器件夹好，靠拢，调整稿。 2. 调激光光束平行于台面，按图 2 所示，组成迈克尔逊干涉光路（暂不用扩束器）。 3. 调节反射镜和的倾角，直到屏上两组最强的光点重合。 4. 加入扩束器，经过微调，使屏上出现一系列干涉圆环。 5. 紧握橡胶球反复向气室充气，至血压表满量程（ 40 ）为止，记为。 6. 缓慢松开气阀放弃，同时默数干涉环变化数 N ，至表针回零。
空气折射率的相对偏差

迈克尔逊干涉仪的调节与使用

迈克尔逊干涉仪的调节和使用一.实验原理迈克尔逊干涉仪是一个分振幅法的双光束干涉仪，其光路如右图所示，它由反光镜M1，M2、分束镜P1和补偿板P2组成。

其中M1是一个固定反射镜，反射镜M2可以沿光轴前后移动，他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P1的一个面镀有半透半反膜，它能将入射光等强度的分为两束；补偿板是一个与分束镜厚度和折射率完全相同的玻璃板。

迈克尔逊干涉仪结构如下图所示，镜M1、M2的背面各有三个螺丝，调节M1、M2镜面的倾斜度，M1的下端还附有两个互相垂直的微动拉簧螺丝，用以精确的调整M1的倾斜度。

M2镜所在的导轨拖板由精密丝杠带动，可沿着导轨前后移动。

M2镜的位置由三个读数尺所读出的数值的和来确定，主尺、粗调手轮和微调手轮。

如图所示，躲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，经其汇聚后的激光束，可以认为是一个很好的点光源S发出的球面光波。

S1’为S经M1以及G1反射后所成的像，S2’为S经G1以及M2反射后所成的像。

S2’和S1’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S2’和S1’到该点的光程差Δ=r2-r1决定，其中r2和r1分别为S2’和S1’到P点的光程。

P点的光强分布的极大和极小的条件是：Δ=kλ（k=0，1，2…）为亮条纹Δ=(2k+1)λ（k=0，1，2…）为暗条纹2.He-Ne激光波长的测定当M1’与M2平行时，将观察屏放在与S2’，S1’连线相垂直的位置上，可看到一组同心干涉圆条纹，如图所示。

设M1’与M2之间的距离为d，S2‘和S1‘之间的距离为2d，S2’和S1‘在屏上任一点P的光程差为Δ=2dcosφφ为S2’到P点的光线与M2法线的夹角。

当改变d，光程差也相应发生改变，这时在干涉条纹中心会出现“冒进”和“缩进”的现象，当d增加λ/2，相应的光程差增加λ，这样就会“冒出”一个条纹；当d减少λ/2，相应的光程差减少λ，这样就会“缩进”一个条纹；因此，根据“冒出”和“缩进”条纹的个数可以确定d的该变量，它可以用来进行长度测量，其精度是波长量级，当“冒出”或“缩进”了N个条纹，d的改变两δd为：Δd=Nλ/2二.实验内容1.调节干涉仪，观察非定域干涉（1）水平调节，调节干涉仪底角螺丝，使仪器导轨水平，然后用锁圈锁住。

迈克尔逊干涉仪的调节及使用总结

迈克尔逊干涉仪的调节及使用总结第一章迈克尔逊干涉仪的调节及使用(1)迈克尔逊干涉仪的主要部件是干涉管，是迈克尔逊干涉仪的核心部分。

根据其结构形状不同，可以分为A、 B两种类型： B型干涉管(一个可变半径光栏)是利用折射光的衍射实现的。

(2)望远镜头：由目镜和物镜两部分组成，前者使我们看清楚整个被测光波，后者则将分光镜反射回来的光汇聚成一束光线，从而照亮感光底片。

(3)分光镜：用来选择并进一步缩小所要观察的区域范围。

(4)感光底片：能感受和记录干涉信号的物体。

(5)空气折射器和球面反射镜：干涉管两端所引入的空气折射率相同，均为n(589nm)，它决定着光波能否在这两端进行正常的干涉现象，从而确保干涉条纹的稳定性。

(6)盖玻片：它的作用是防止有的波长过长的光透过，保护了后面的物镜。

(7)仪器移动原理与显微镜中的粗准焦螺旋和细准焦螺旋相似。

(8)显微镜中的粗准焦螺旋和细准焦螺旋使物像两边的清晰范围基本相等，可以从视场中取任何一点为“ 0”进行放大或缩小。

而迈克尔逊干涉仪中的光栏和分光镜各自起到了独立的调节功能，也就是说他们不但具有粗准焦螺旋的作用，而且还对干涉管起着调节的作用，从而使光栏的宽度发生改变，以便在不同位置上能观察到不同波长的光。

(9)干涉条纹的特征：在干涉条纹周期内相邻条纹之间的距离称为相移；两条纹之间的距离称为波长；而一个光谱级(nm)包含许多波长(nm)，例如可见光的波长范围为(λ＝0nm， 1nm)。

(10)干涉仪的应用：(只有当)入射光振幅相同、频率相同，以及两束光波同时到达干涉管末端，而相位差满足|f(z)＝|x(y) sin θ|<1，此时才能观察到干涉条纹。

因此，迈克尔逊干涉仪在干涉实验中的重要应用就是把不同波长的光进行干涉，从而得到很明显的干涉条纹。

(11)使用干涉仪注意事项：使用干涉仪时必须预先将待测光和参考光的偏振状态校正好，以免出现错误的干涉现象。

2．若需要做两束偏振光的干涉，最好先在参考光路中做完再去做测量。

迈克尔逊干涉仪测量空气折射率[整理]

空气折射率的测量学习要点和重点：1、迈克尔逊干涉仪原理，2、利用迈克尔逊干涉原理测量气体折射率的方法。

学习难点：1、光路的调整，2、干涉条纹变化数目的读取。

迈克尔逊干涉仪中的两束相干光各有一段光路在空间上是分开的，在其中一支光路上放进被研究对象不会影响另一支光路。

本实验利用迈克尔逊原理测量空气折射率。

一、实验目的与要求1、学习一种测量气体折射率的方法；2、进一步了解光的干涉现象及其形成条件；3、学习调整光路的方法。

二、实验仪器He-Ne激光器、反射镜2个、分束镜、扩束镜、气室、打气球、气压表、毛玻璃等。

三、实验原理迈克尔逊干涉仪光路示意图如图1所示。

其中，G为平板玻璃，称为分束镜，它的一个表面镀有半反射金属膜，使光在金属膜处的反射光束与透射光束的光强基本相等。

M 1、M2为互相垂直的平面反射镜，M1、M2镜面与分束镜G均成450角；M1可以移动，M2固定。

2M'表示M2对G金属膜的虚像。

从光源S发出的一束光，在分束镜G的半反射面上被分成反射光束1和透射光束2。

光束1从G反射出后投向M1镜，反射回来再穿过G；光束2投向M2镜，经M2镜反射回来再通过G膜面上反射。

于是，反射光束1与透射光束2在空间相遇，发生干涉。

由图1可知，迈克尔逊干涉仪中，当光束垂直入射至M1、M2镜时，两束光的光程差δ为2M 图1 迈克尔逊干涉仪光路示意图)(22211L n L n -=δ （1）式中，1n 和2n 分别是路程1L 、2L 上介质的折射率。

设单色光在真空中的波长为λ，当,3 ,2 ,1 ,0 ,==K K λδ （2）时干涉相长，相应地在接收屏中心的总光强为极大。

由式（1）知，两束相干光的光程差不但与几何路程有关，还与路程上介质的折射率有关。

当1L 支路上介质折射率改变1n ∆时，因光程的相应改变而引起的干涉条纹的变化数为N 。

由（1）式和（2）式可知112L N n λ=∆ （3）例如：取nm 0.633=λ和mm L 1001=，若条纹变化10=N ，则可以测得0003.0=∆n 。

迈克尔孙干涉仪测空气折射率实验报告

系别___________ 班号____________ 姓名______________ 同组姓名 __________实验日期_________________________ 教师评定______________【实验名称】迈克耳孙干涉仪【目的要求】1.掌握M-干涉仪的调节方法;2.调出非定域干涉和定域干涉条纹;3.了解各类型干涉条纹的形成条件, 花纹特点, 变化规律及相互间的区别;用M-干涉仪测量气体折射率.【仪器用具】M-干涉仪(旧仪器第3组).He-Ne激光器及其电源.扩束透镜.小孔光阑.白炽灯.毛玻璃.小气室.打气皮囊.气压表.凸透镜. 【实验原理】系别 ___________ 班号 ____________ 姓名 ______________ 同组姓名 __________实验日期 _________________________ 教师评定 ______________1.M-干涉仪光路M-干涉仪是一种分振幅双光束的干涉仪.其光路如图.期中M1可以移动.G1为分束板.2.干涉花纹的图样(1) 点光源照明——非定域干涉条纹考虑虚光源S1和S2’.若毛玻璃垂直于两者连线.则得到圆条纹.若毛玻璃垂直于两者的垂直平分线.则得到线条纹.若其它情况.则得到椭圆或双曲线条纹.非定域圆条纹特性:∆L = 2d(1 − r 22z2) ........................................................................ .(i)亮纹条件:k λ = 2d(1 − r 22z2) ........................................................................ .(ii)条纹间距:2系别 ___________ 班号 ____________ 姓名 ______________ 同组姓名 __________实验日期 _________________________ 教师评定 ______________∆r = r k-1 − r k ≈ λz 22r k d.................................................................... .(iii)条纹的”吞吐”:缓慢移动M 1镜, 改变d, 可以看到条纹条纹吞或吐的数目N 有:2∆d = N λ .................................................................................. .(iv)(2) d 增大.rk 增大.即条纹”吐”.d 减小.rk 减小.即条纹”吞”. (3) 扩展光源照明－－定域干涉条纹(a) 等倾干涉条纹－－定域于无穷远相邻两条纹角间距:∆θk = θk − θk+1 ≈ λ2d θk.............................................................. .(v)(b) 等厚干涉条纹－－定域于镜面附近∆ = 2d cos θ ≈ 2d(1 − d θ2 / 2) ............................................... .(vi)2. 在交棱附近, 可忽略.因此在交棱附近看到的是直条纹.离棱远就慢慢变成弧形.且弯曲方向是凸向交棱方向的. 3. 测量空气折射率n = 1 + N λ2D ∙ p||∆p .................................................................. .(vii)系别___________ 班号____________ 姓名______________ 同组姓名 __________实验日期_________________________ 教师评定______________公式给出了气压为p时的空气折射率n.其中N为条纹吞吐量.△p为气室气压变化.【实验步骤和过程记录】1.了解M-干涉仪的构造(略)调节干涉条纹.错误！未定义书签。

迈克耳逊干涉仪的调整和使用及测空气折射率

提供稳定的相干光源，通常采用单色光源或激光光源。光源的稳定性对干涉条纹的清晰度和测量精度有很大影响。
用于调整反射镜的位置和角度，以改变光程差和干涉条纹的分布。调整机构需要具备高精度和稳定性，以保证测量结果的准确性。
02 调整迈克耳逊干涉仪的步骤与方法
准备工作与注意事项
确保实验室环境稳定，避免振动和温度变化对干涉仪的影响。
光纤传感
迈克耳逊干涉仪可用于光纤传感中，通过测量光纤中传输光的干涉条纹变化来检测外界物理量的变化，如温度、压力、应变等。
光学精密测量
迈克耳逊干涉仪可用于光学精密测量中，如测量光学元件的面形、光学表面的反射系数和透射系数、光学系统的像差等。
未来发展趋势预测
微型化、集成化
自动化、智能化
随着微纳加工技术的发展，迈克耳逊干涉仪将进一步实现微型化和集成化，使得其更加便携、易于使用和维护。
• 干涉现象：当两束或多束相干光波在空间某一点叠加时，它们的振幅相加，而光强则与振幅的平方成正比。如果两束光波的相位差是固定的，那么它们的光强就会呈现周期性的强弱变化，形成干涉现象。
干涉现象及条件
干涉条件：要产生干涉现象，需要满足以下条件
2. 两束光波的振动方向相同。
1. 两束光波的频率相同。 3. 两束光波的相位差恒定。
迈克耳逊干涉仪光路图
基本光路
迈克耳逊干涉仪的光路主要由分束器、反射镜和观测屏组成。入射光经过分束器分为两束，分别经过两个反射镜反射后再次经过分束器，最终在观测屏上形成干涉条纹。
光程差
由于两束光波经过的路径不同，它们之间存在光程差。通过调整反射镜的位置，可以改变光程差，从而改变干涉条纹的分布。
操作流程规范指导

迈克尔逊干涉仪的调整和使用

【实验内容】
1. 调节干涉仪 1)先粗调底座上三只调平螺丝⑨，使仪器大致水平，并拧紧锁紧圈⑩，以保持座架稳定。 2)置光源于透镜前，调整光路，使光源、透镜光心、分光板中心、全反射镜 M1 的中心在一直线上。 3)转动粗动手轮②使 M2 和 M1 与 G1 的距离大致相等，并使 G1 镜面与 M2 的垂线 M2G2 成 45°角， G2 镜面与 G1 镜面平行 CG1 与 G2 镜出厂时巳调好，不要动）。 4)打开光源，使其正常发光，然后细心调节 M1 后的三只螺丝，使屏⑫上由两个反射镜照射形成的亮斑重合（注意：调节必须十分小心，动作要轻缓），一旦调到重合，放上透镜立即会出现等倾干涉条纹，此时再微调 M1 后的三只螺丝及粗动手轮②和微动手轮①,使条纹疏密适中，亮暗分明，并尽扯使圆环落在视域中心处。 5)用眼睛观察干涉条纹，当眼睛上下移动时，若条纹“冒出”或“内缩” ，则应调节矶旁的垂直弹簧螺丝；当眼睛左右移动时，若条纹“冒出”或“内缩” ，则应调节水平弹簧螺丝，直到使眼睛移动时的条纹稳定为止。经过以上几步调节，干涉仪基本调好，此时应能看见稳定的干涉条纹。 2. 测 He-Ne 激光波长λ 轻微调节粗动手轮，以减小 h(或增大 h),观察光圈的“内缩” （或“冒出")现象。然后确定
光源 S 出射的光线，经过透镜 L 射入 G1, 一部分经薄银层反射向 M2 传播，如图中的光线 2; 经 M2 反射后，再穿过 G1 向 E 处传播，如图中光线 2';另一部分穿过薄银层和玻璃片 G2,向 M1 传播，如图中的光线 l;经 M1 反射后，再穿过 G2,经薄银层反射，也向 E 处传播，如图中的光线 1'。显然 1'和 2'是两条相干光线，在 E 处可以看到干涉条纹，玻璃片 G2 起补偿光程的作用，由于光线 2 前后共通过玻璃片 G1 三次，而光线 1 只通过一次，有了玻璃片 G2,使光线 1 和光线 2 分别穿过等厚的玻璃三次，从而避免了光线因所经路程不相等而引起的较大光程差，因此称 G2 为补偿玻璃。设想镀银层所形成的 M1 的虚像是 M1'因为虚像 M1'和实像 M1 相对于锁银层的位置是对称的，所以虚像 M1'应在 M2 附近。 M1 的反射光线 1'可以看成是从 M1'处反射的。如果 M2 和 M1 严格垂直，那么 M1'与也就严格地平行。这样，在 M2 和 M1'两个平面之间就形成了“空气薄膜” ，与玻璃薄膜的干涉情况完全相似。设扩展光源中任一束光以入射角 i 射到薄膜表面上，在上表面反射的一束光①和在下表面反射的一束光②为两束平行的相干光，它们在无限远处相遇产生干涉，利用眼睛观察，可以看到干涉图像。在图中，光线①和光线②两束相干光间的光程差为。 �� = 2��ℎ�� ′ = 2ℎ ��2 − ��2 �� 当介质的折射率 n 一定，且薄膜厚度一定时，光程差只决定于入射角 i 。随着入射角 i 的改变，光程差也要发生相应的变化。入射角相同的光线在薄膜上、下表面反射后，若用透镜会聚光束，则将在透镜焦平面上发生干涉。干涉花纹将是一个以透镜光轴为圆心的一组明暗相间的同心圆环，即等倾干涉。

用迈克尔逊干涉仪测空气的折射率实验报告

用迈克尔逊干涉仪测空气的折射率迈克尔逊干涉仪是一种典型的分振幅干涉仪，本实验要求自己组装迈氏干涉仪，M 1和M 2之间的距离每改变半个波长，其中心就“生出”或“消失”一个圆环。

两平面反射镜之间的距离增大时，中心就“吐出”一个个圆环。

反之，距离减小时中心就“吞进”一个个圆环，同时条纹之间的间隔（即条纹的稀疏）也发生变化。

由公式λn h 21=∆可知，只要读出干涉仪中M 1移动的距离∆h 和数出相应吞进（或吐出）的环数就可求得波长。

本实验中是通过改变气压从而改变光程差，通过数中心吐出圆环的数目来测量光程差。

光程差△d = n ( P ＋△P ）·s 一 n ( P ）·s =( N ( P ＋△P ）一N ( P )）·入，而折射率随压强的变化率P P n P P n P n ∆-∆+=∆∆)()(，由上面可以推得l P N P n 2λ⋅∆∆=∆∆，记录数据算出⎪⎭⎫ ⎝⎛∆∆P N ，就可以算出n p ∆∆，由()()p p n p n p n •∆∆+==0就可以推算P 下的空气折射率。

实验仪器光学平台；HeNe激光；调整架，35x35mm；平面镜，30x30mm；磁性基座；分束器50:50；透镜，f=+20mm；白屏；玻璃容器，手持气压泵，组合夹具，T形连接，适配器，软管，硅管。

实验内容1.装置建立和调整：注：下文括号中的数字表示的坐标仅适用于开始阶段的粗调。

a)参照图1摆放元件，推荐的光束高度130mm。

b)使用调整镜M1(1,8)和镜M2(1,4)调整光路时，光线要沿着平台上y=4的直线延伸。

c) 最初不需要放置分束器BS,光线直射M3（9,4）, 被M3反射后的光线能够和M2上初始光点重合。

然后放置分束器在(6,4)，BS的镀膜面朝向镜M2，这样一部分的光仍然可无阻碍的到达M3，另外的光射到M4(6,1)。

d)现在屏SC(6,6)上出现两个光点，调整M4使它们重合，此时观测到的应是一个轻微抖动的亮点。

教案-调整和使用迈克尔逊干涉仪以及用迈克尔逊干涉仪测空气折射率

调整和使用迈克尔逊干涉仪以及用迈克尔逊干涉仪测空气折射率迈克尔逊干涉仪是1883年美国物理学家迈克尔逊设计制成的用分振幅法产生双光束于涉的仪器，它是一种可以进行精密测量的，有着广泛应用的干涉仪。

一、实验目的1、了解迈克尔逊干涉仪的构造、原理，掌握其调节方法c2、学会用迈克尔逊干涉仪测定光波波长。

3、学习一种测量气体折射率的方法；4、进一步了解光的干涉现象及其形成条件，学会调节光路的方法。

二、实验仪器迈克尔逊干涉仪、He—Ne激光器、调节架和扩束镜、气室组件、数字气压计三、实验原理1、调整和使用迈克尔逊干涉仪图1 迈克耳孙干涉仪光路图迈克尔逊干涉仪的光路图如图1所示。

M1和M2是经精细磨光的平面反射镜，M2是固定的(称为定镜)，M1可通过精密丝杆的带动，在导轨上移动f称为动镜。

G1是平行平面玻璃板，后表面镀有一层半透明半反射的薄银膜(A)，这一层薄银膜(A)将入射光分成两束光强近似相等的反射光①和透射光②。

因此，G1称为分束板。

另外，G2为补偿板。

G1与G2是两块材料(折射率)和厚度均相同的平行平面的玻璃板，并且G2和G1彼此间严格平行。

G2的作用是使光束②在玻璃中的光程与光束①在玻璃中的光程相同。

从光源发出光束，被分束板G分成两束光强近似相等的反射光①和透射光②，光束①射到M1被反射过来，再透过G1到达观测者E处(或接收屏)；光束②透过G2射到M2上被反射回来，再透过G2后又经A反射而到达观测者E处(或接收屏)。

这两条光线是相干光，相遇发生干涉。

因此，在E处可观测到干涉条纹。

本实验主要观察到点光源产生的非定域干涉条纹，并利用这种条纹测量He—Ne激光器输出激光的波长。

用短焦矩透镜会聚后发散，可视为点光源S，点光源S经M1，M2反射后相当于由两个虚光源S1′、S2′发出的相干光束，如图1由S1、S2’到屏上任一点A，两光线的光程差△为212'1)S A S A ∆=-== 因为L>>d ，2222222222144144[()]]28()Ld d Ld d dR L R L R L L R ++∆≈⨯-⨯≈++++ 由图中三角关系：22cos (1sin )dd Lθθ∆=+ 略去二级无穷小项，可得2cos d θ∆= 明纹：2cos d k θλ∆==暗纹：2cos (21)2d k λθ∆==+当d 变化2Nλ时，(N 整数)即2d N λ∆=。