光纤迈克尔逊干涉仪 4组
迈克尔逊干涉
∆＝2d
n
2 2
-
n
2 1sin2θ＋λ Nhomakorabea/
2
其中 λ / 2 为真实薄膜情况下，在某
一面反射时可能产生的半波损失。
由于等效薄膜为空气薄膜，有
n1 = n2 = 1，即光程差可记为：
图 5 等效薄膜干涉原理图
∆＝2dcosθ＋λ / 2
但我们的两次反射都是发生在平面镜上，在两个等效膜反射时都应有半波损失，因此
* 对式(2)微分可得，
dθ = λ dk 2d sinθ
（3）
此式的物理意义是，当 d 一定， 由里向外观察时，随着θ的变大，对 于一定的条纹级次变化数 dk（|dk|相应 变化为整数，最小值为 1），如每相邻 的两条纹（dk 取 1），θ的变化量 dθ 逐渐减小，则可断定图 8 中
∆θ k−1 < ∆θ k ，
2d1 = k1λ
由此二式得
2d 2 = k2λ 2(d 2 − d1) = (k2 − k1)λ
图 2 迈克尔逊干涉仪的光路原理
〔迈克尔逊干涉仪的光路原理〕如图 2 所示。
M1 和 M2 是一对精密磨光的平．面．反．射．镜．，置于互相垂．直．的两臂上。在两臂轴的相交处，
放一个与两臂成 45°角的平面玻璃板 G1，G1 的两面严格平．行．，其背面镀有半．反．射．半．透．射．
膜．（．半．透．半．反．膜．）．，它能把入射光分成光强近似相等的 两束光：一束是透射光(1)，一束是反射光(2)。G1 称为 分．光．板．。透射光(1)射向平面镜 M1，被反射至 G1 的背
上呈现一派“涌出”现象。（条纹不断由中心涌出向四周扩散。）
* d 减小，对应观察屏上某点 P 处条纹的级次减小，由第 K 变成 K-n 级；整个观察屏上
光纤Michelson干涉仪
3、测量折射率 在图3中，把信号臂一侧的反射端面固定，信号臂光纤端面与反射端 面距离为l0，待测物体长lx，折射率为nx，待测物体置于信号臂光 纤端面与反射端面之间后，式变形为
待测物体长lx；可以测量出来，在式中待测物体折射率nx改变了干涉 光的光强，由光强的变化测量物体的折射率nx．
4、测量微应变、应力
1中虚线方框所示。当激光器发出的光 经3dB耦合器后分成光强相等的两束光， 分别进入干涉仪的信号臂 和参考臂。 由于构成两个光路的光纤都是单模光纤， 但是长度不同，信号臂与参考臂的长度 差即为传感头长度。为了增强干涉效果， 在信号臂和参考臂光纤末端端面镀有高 反射膜。当光在两臂中传输到末端时会 发生发射，两反射光反向传输，再经 3dB 耦合器后被光电探测器接收，转化 为电信号。由于两反射光具有相同的频 率、偏振方向，相位差恒定，故满足干 涉条件。
8、声波探测
声波探测技术具有：声波衰 减小，能够绕山传播，侦 察隔山目标与丛林中的日 标，非其他探测技术所及； 完全采用被动式工作原理， 不易被敌方电子侦察设备 发现、摧毁，也不易受到 电子干扰信号的影响，隐 蔽性强；对于一些低宅目 标或者地面目标，属于雷 达等电子探测的盲区，更 有独特作用．
利用迈克尔逊干涉仪测量隐失场
6、测量压力 图3中，把压力膜片表面镀上一层反射膜作为信号臂 光纤的反射端面，压力膜片距离信号臂光纤端面l0， 当待测压力P作用在膜片上时，P改变式(21)中l0的 来改变Δφ，同时也改变式(11)中的反射率Rf，进而 改变干涉光的光强，来达到测量目的，这种测量 方法精度高，测量压力的范围大且能实现非接触 式测量。 7、检测超声波 一种基于Michelson干涉仪原理构成的非接触式光纤 超声传感系统，用来检测超声波．该传感系统可 以通过固体的表面来探测固体结构中伴随着微裂 纹发生及各种原因造成的振动而产生的声发射．
迈克尔逊及迈克尔逊干涉仪实验
二、迈克尔逊干涉仪测光波波长
1、迈克尔逊干涉仪光路图
M1与M2’之间形成的是一个空气 薄膜。迈克尔逊干涉仪产生的 干涉，与M1、 M2’之间的空气薄 膜产生的干涉是等效的。改变
d
M1
1G
1
M2
G2
2
S
M1、 M2’的相对位置，就可以得
到各种形式的干涉条纹。
M2
L
2 1
P
2、干涉环的产生
太风‛。迈克尔逊---------莫雷实验就是为了测量‚以太风‛
而设计的。
实验装置如图所示
迈 克 尔 孙 干 涉 仪 俯 视 图
测定“以太风”速率的实验设计思想
设计思想如图所示， 按照以太学说，光在以 太中传播速率是C，而以 太相对于地球的 速率为 υ。实验时观察相干条 纹，然后把仪器平稳转 动90°，再观察转动前 后干涉条纹的变化。若 干涉仪臂长 LMM1=LMM2=d
14
Δd s/μm
要实现微米量级的空间分辨率,即 就要求能测量 秒的时间延迟 激光器的脉冲宽度要很小～10－15秒 －飞秒
时间延时短至10－14～10－15s 电子设备难以直 接测量 可利用光学迈克耳逊干涉仪原理
参考镜
眼睛 光源
只有当参考光与 信号光的某个脉 冲经过相等光程 时才会产生光学 干涉现象
等倾干涉光路图
当d 一定时，光程差只取决于θ 。这样，以中心线为 对称轴的同一θ角入射的光线，反射后形成一个圆形干 涉环；以各种不同倾角入射的光线，反射后形成一组 同心的明暗相间的等倾干涉环。形成明（即亮）和暗 的条件是：
k 2k ................. （明） 0,1,2 ； 2 2d cos 2k 1 ..........暗k 0,1,2 2
迈克尔逊干涉仪
角度不大、板厚很小条件下可形成劈尖
型等厚干涉条纹。
C
M1
等倾干涉条纹 d
当M1与M2垂直时，即M1
θ
A
θ
D
B
M2'
1
与M2’平行时，可以观察到内
2
疏外密的圆形等倾干涉条纹。
S
当d一定时，光程差只决定于入
只要测出干涉仪中M1移动的
射角θ，这种相同倾角的光所产生
的干涉，称为等倾干涉。
距离∆d,并数出相应的“吞吐”
M1
M
' 2
M1
M
' 2
M 2'
M1
M
' 2
M 2'
M1
M1
改变M1、M’2间夹角的大小，观察条纹的疏密变化
3）观察白光干涉条纹
在等厚干涉的基础上，将光源
为白光源，细心缓慢地旋转微动手 轮，找到“零程”位置，在M1、M2’虚 平板的交线附近就会出现彩色条纹。
记录观察到的条纹形状、特点 和颜色分布。
利用光的干涉 仪测定地球相对于 以太的运动，证明 了光速在不同方向 都是相等的。该实 验结果否定了“以 太”的存在，为爱 因斯坦建立狭义相 对论提供了实验依 据。
1892年，迈克耳孙首次系统地研 究了光谱地精细结构，在现代原 子理论中起了重要地作用。
迈克耳孙以镉红线波长为单位来表 示国际米，为自然基准（光波波长） 代替实物基准（铂铱米原器）准备 了条件。
位置：在d=0附近 特点：中央为直线黑纹
两旁是对称分布的彩色花纹 产生的原因：
d=0时，各种波长的光其光程差均为0 。 由于补偿板的作用，实现了“0级干涉条纹 无色散”。 利用白光的中央花纹，可以确定d=0的位置。
迈克尔逊干涉仪的原理与应用
迈克尔逊干涉仪的原理与应用在大学物理实验中，使用的是传统迈克尔逊干涉仪，其常见的实验内容是：观察等倾干涉条纹，观察等厚干涉条纹，测量激光或钠光的波长，测量钠光的双线波长差，测量玻璃的厚度或折射率等。
由于迈克尔逊干涉仪的调节具有一定的难度，人工计数又比较枯燥，所以为了激发学生的实验兴趣，增加学生的科学知识，开阔其思路，建议在课时允许的条件下，向学生多介绍一些迈克尔逊干涉仪的应用知识。
这也是绝大多数学生的要求。
下面就向大家介绍一些利用迈克尔逊干涉仪及其原理进行的测量。
一、传统迈克尔逊干涉仪的测量应用1. 微小位移量和微振动的测量[11-14]；采用迈克尔逊干涉技术,通过测量ＫＤＰ晶体生长的法向速率和台阶斜率来研究其台阶生长的动力学系数、台阶自由能、溶质在边界层内的扩散特征以及激发晶体生长台阶的位错活性。
He-Ne激光器的激光通过扩束和准直后射向分束镜,参考光和物光分别由反射镜和晶体表面反射,两束光在重叠区的干涉条纹通过物镜成像,该像用摄像机和录像机进行观察和记录.滤膜用于平衡参考光和物光的强度.纳米量级位移的测量：将迈克尔逊型激光干涉测量技术应用于环规的测量中。
采用633nm稳频的He-Ne激光波长作为测量基准，采用干涉条纹计数，用静态光电显微镜作为环规端面瞄准装置，对环规进行非接触、绝对测量，配以高精度的数字细分电路，使仪器分辨力达到5nm；静态光电显微镜作为传统的瞄准定位技术在该装置中得以充分利用，使其瞄准不确定度达到30nm；精密定位技术在该装置中也得到了很好的应用，利用压电陶瓷微小变动原理，配以高精度的控制系统，使其驱动步距达到5nm。
测振结构的设计原理用半导体激光器干涉仪对微振动进行测量时,用一弹性体与被测量（力或加速度)相互作用,使之产生微位移。
将这一变化引到动镜上来,就可以在屏上得到变化的干涉条纹,对等倾干涉来讲,也就是不断产生的条纹或不断消失的条纹。
由光敏元件将条纹变化转变为光电流的变化,经过电路处理可得到微振动的振幅和频率。
迈克尔逊干涉仪实验报告
迈克尔逊干涉仪实验报告引言迈克尔逊干涉仪是一种利用光的干涉现象测量间距的仪器。
它是由美国物理学家亚伯拉罕·迈克尔逊于1881年发明的。
迈克尔逊干涉仪广泛应用于光学、激光技术、光纤通信等领域。
本实验旨在通过搭建迈克尔逊干涉仪并进行实验，了解其原理和应用。
实验设备•He-Ne氦氖激光器•1/10波片•片玻璃•半反射膜•波长计•读数显微镜•测距器实验原理迈克尔逊干涉仪利用光的波动性和波的干涉原理进行测量。
它由一个分束器、一面半反射镜、两面平行平板镜和一个光源组成。
光源发出的光经过分束器分为两束，一束经过半反射镜反射，另一束直接透射，然后它们分别在两面平行平板镜上反射，并最后再次汇聚在一起。
当两束光相遇时，会产生干涉现象。
通过调节其中一个平板镜的位置，可以使反射光程差发生变化，从而观察到干涉现象的变化。
实验步骤1.搭建迈克尔逊干涉仪。
安装好分束器、半反射镜和两面平行平板镜，并精确调整位置和方向。
2.打开He-Ne氦氖激光器，并调整光源位置和方向，使得光能够正常通过分束器。
3.将1/10波片放置在半反射镜旁边的光路上，调整它的角度，使得一部分光能够通过。
4.在反射光路上插入片玻璃，观察干涉条纹。
5.通过调整其中一个平板镜的位置，改变反射光程差，观察干涉条纹的变化。
6.使用读数显微镜和测距器，测量不同光程差下的干涉条纹的移动和位置。
实验结果与分析在实验中，我们观察到了干涉条纹的变化。
随着平板镜位置的调整，干涉条纹的位置发生了移动。
通过测量不同光程差下的干涉条纹的移动，我们得到了一组数据。
根据这组数据，我们可以计算出光的波长。
结论通过利用迈克尔逊干涉仪进行实验，我们成功观察到了干涉条纹的变化，并进行了测量。
实验结果证实了迈克尔逊干涉仪的原理，并且得到了光的波长的计算值。
迈克尔逊干涉仪在光学和激光技术中有着广泛的应用，了解和掌握它的原理和使用方法对于进一步研究和应用光学技术具有重要意义。
参考文献1.Smith, Robert W. (1998).。
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》PPT课件
2 就可算出待测物体的长度。式中，m 是从物体起端 到末端记录仪记录的条纹数。
Δ 2nh cos2 m 2h
精选课件ppt
25
2)光纤迈克尔逊干涉仪
随着光纤技术的发展，光纤传感器已经获得了广泛 的应用。在众多的光纤传感器中，有许多装置的工 作原理，实际上是由光纤构成的迈克尔逊干仪。
光源L
时，条纹定域在无穷远
处，或定域在 L2 的焦 平面上；当 M2 和 G2 同 时绕自身垂直轴转动时，
条纹虚定域于 M2 和 G2 之间。即通过调节M2和 G2，可使条纹定域在 M2和 G2 之间的任意位 置上，从而可以研究任
意点处的状态。
Image ImNaoge
G No 1
M2
定域位置
G2 M1
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1
3.4.1 迈克尔逊干涉仪 (Michelson interferometer )
迈克尔逊干涉仪是迈克尔逊和莫雷设计出来的一种利 用分割光波振幅的方法实现干涉的精密光学仪器。其 调整和使用具有典型性。
迈克尔逊（1852~1931），美国物理 学家 ，主要贡献在于光谱学和度量 学，获1907年诺贝尔物理学奖。
所观察到的干涉
图样近似是定域
在楔表面上或楔
表面附近的一组
平行于楔边的等
厚条纹。
M1 M 2 D
Ⅰ1
A E
S
C
G1
G2
L
P
精选课件ppt
Ⅱ
M2
11
迈克耳逊干涉仪的干涉条纹
M1 M 2
M1 M 2
Bfaf0424.gif
精选课件ppt
M1 M 2
12
迈克尔逊干涉仪
Northeastern University
用迈克尔逊干涉仪测量物质折射率
用迈克尔逊干涉仪的白光干涉条纹可以测量M1镜 用迈克尔逊干涉仪的白光干涉条纹可以测量M1镜 M1 的位置。将待测薄玻璃片置入有M1镜的臂中， M1镜的臂中 的位置。将待测薄玻璃片置入有M1镜的臂中，再 次调出白光干涉条纹， 这时, 可以测到M1 M1镜的新 次调出白光干涉条纹， 这时, 可以测到M1镜的新 位置。 位置。 参考实验4.9 用迈克尔逊干涉仪测量物质折射率 参考实验4.9
物理实验教学中心
Nor理
物理实验教学中心
Northeastern University
（1）迈克尔逊干涉仪的结构与光路
分光板G 分光板 1 刻度盘 补偿板G 补偿板 2
可动镜M 可动镜 2
固定镜M 固定镜 1
粗调手轮
倾度微调 倾度微调
微调手轮
物理实验教学中心
33＋0.52＋0.00246＝ 33＋0.52＋0.00246＝33.52246mm
物理实验教学中心
Northeastern University
主尺
粗动手轮读数窗口
微动手轮
最后读数为：？ 32.52215mm 最后读数为：？
物理实验教学中心
Northeastern University
迈克尔逊干涉仪原理图
物理实验教学中心
Northeastern University
设两混叠区间距Δd0， 相应的Δk记作Δk0， 对λ1来 设两混叠区间距Δd 相应的Δk记作Δk Δk记作
2d 0 2d 0 λ 2＝ 来说， 说 λ1＝ ， 对λ2来说， k 2 k1
从而
λ2 λ = 1
迈克尔逊干涉仪的调整和使用汇总
迈克尔逊干涉仪的调整和使用迈克尔逊干涉仪是迈克尔逊（1852-1931年）在上世纪后期提出的，利用分振幅法产生双光束以实现干涉的一种仪器。
迈克尔逊与其合作者曾用此仪器进行了三项著名的实验，即测量光速、标定米尺及推断光谱线精细结构。
迈克尔逊运用它进行了大量的反复的实验，动摇了经典物理的以太说，为相对论的提出奠定了实验基础。
该仪器设计精巧，用途广泛，不少其它干涉仪均由此派生出来，是许多近代干涉仪的原型。
迈克尔逊也因发明干涉仪和光速的测量而获得1907年的诺贝尔物理学奖。
直至今日，迈克尔逊干涉仪仍被广泛地应用于长度精密计量和光学平面的质量检验（可精确到十分之一波长左右）及高分辨率的光谱分析中。
[一]实验目的1. 了解迈克尔逊干涉仪的原理并掌握调节方法。
2. 观察等倾干涉，等厚干涉的条纹，并能区别定域干涉和非定域干涉。
3. 测定He-Ne 激光的波长。
[二]实验仪器1. 迈克尔逊干涉仪的构造迈克尔逊干涉仪的构造如图33-1。
其主要由精密的机械传动系统和四片精细磨制的光学镜片组成。
1G 和2G 是两块几何形状、物理性能相同的平行平面玻璃。
其中1G 的第二面镀有半透明铬膜，称其为分光板，它可使入射光分成振幅（即光强）近似相等的一束透射光和一束反射光。
2G 起补偿光程作用，称其为补偿板。
1M 和2M 是两块表面镀铬加氧化硅保护膜的反射镜。
2M 是固定在仪器上的，称其为固定反射镜，1M 装在可由导轨前后移动的拖板上，称其为移动反射镜。
迈克尔逊干涉仪装置的特点是光源、反射镜、接收器（观察者）各处一方，分得很开，可以根据需要在光路中很方便的插入其它器件。
1M 和2M 镜架背后各有三个调节螺丝，可用来调节21M M 和的倾斜方位。
这三个调节螺丝在调整干涉仪前均应先均匀地拧几圈（因每次实验后为保证其不受应力影响而损坏反射镜都将调节螺丝拧松了），但不能过紧，以免减小调整范围。
同时也可通过调节水平拉簧螺丝与垂直拉簧螺丝使干涉图像作上下和左右移动。
12-4迈克尔逊干涉仪
∆1 − ∆2 = 2 ( n − 1)l = 107 .2 λ
−7
107.2λ 107.2 × 546 ×10 cm = 1+ n = 1+ 2l 2 ×10.0cm
= 1.00029
12 - 4 迈克耳孙干涉仪 三. 相干长度、相干时间 相干长度、 两个分光束产生干涉的最大的光程差 δ max 为 波列的长度L， 波列的长度 ，这称为该光源所发射的光的 相干长度． 超过了波列长度Ｌ 相干长度 ． 超过了波列长度 Ｌ ， 不能产生 干涉． 干涉．
M2 M2
M2
M1 '
M2
M1 '
M2
M1 '
M1 '
M1 'Leabharlann 12 - 4 迈克耳孙干涉仪
3 等厚干涉 若上下底面不平行， 若上下底面不平行，光线 经上下表面反射后得到的 一对相干光a 一对相干光 1与a2，将不 再平行，如图。 再平行，如图。设某处膜 的厚度为d,如果入射角 如果入射角θ 的厚度为 如果入射角 都很小时， 以及的夹角α都很小时， 两束相干光的光程差δ 两束相干光的光程差δ为
干涉条纹沿等厚线分布， 干涉条纹沿等厚线分布，故称 为等厚干涉。 很小时， 为等厚干涉。θ很小时，δ=2d， 干涉图样是等距离分布的明暗 dθ 2 相间的直条纹； 相间的直条纹；离中央条纹较 远处， 影响较大， 远处， 影响较大，条纹弯 曲凸向中央条纹，离交线越远， 曲凸向中央条纹，离交线越远， 条纹越弯曲。 条纹越弯曲。
λ
2
G1
G2
M2
干涉 条纹 移动 数目
12 - 4 迈克耳孙干涉仪 干涉条纹的移动
当 M1 与 M ′ 之间 2 距离变大时 ，圆形干涉 条纹从中心一个个长出, 条纹从中心一个个长出 并向外扩张, 并向外扩张 干涉条纹 变密; 距离变小时， 变密 距离变小时，圆 形干涉条纹一个个向中 心缩进, 心缩进 干涉条纹变稀 .
迈克尔逊干涉仪
实验教案实验28 迈克尔逊干涉仪的调整与使用[目的与要求]1．了解迈克尔逊干涉仪的构造及其原理，学习其调整和使用方法。
2．掌握等倾干涉、等厚干涉的形成条件和特点。
3．测量钠黄光波长（约589.3纳米）[实验仪器] （新型仪器为激光光纤光源）迈克尔逊干涉仪、钠黄光灯、针孔板和毛玻璃（激光光纤光源可不用）[实验原理]一、迈克尔逊干涉仪的结构及工作原理1．干涉仪的结构和光路图（重点讲解）S:HGGMM位置的螺钉，两个微调螺丝。
M1位置读数装置示例：该仪器的精度可达到10-5mm，即10-8m (10nm)!2. 干涉图样（迈克尔逊干涉仪可实现等倾和等厚干涉） 1） 等厚干涉条纹 （M 1、M 2不垂直，则M 1、'2M 不平行）； 2） 等倾干涉条纹 （M 1、M 2垂直，则M 1、'2M 平行）。
3）对于非定域干涉的分析从略。
当M 1、'2M 距离为d 时，两光束I 和II 光程差为：2c o s2λδ+=i d 当光程差⎪⎩⎪⎨⎧+=+=2)12(2cos 2干涉相消干涉相长λλλδk k i d 每当M 1移动0.5波长，就有一个条纹的涌、缩。
所以M 1移动的距离d ∆与涌、缩的条纹数N 之间的关系为：2λ⋅=∆N d 所以 Nd∆=2λ[实验步骤]1． 打开钠灯。
（新仪器为He-Ne 激光）；2． 将三针孔板挂到毛玻璃上（新仪器不需要这一步）。
观察三针孔由M 1、M 2成像位置。
调节M 2后面的螺钉，使两组像重合，出现干涉条纹。
3． 除去三针孔板，调节微动螺丝，使干涉图样变成同心圆环。
4． 适当调节M 1的位置，使上述同心圆环变得稀疏、间距大。
5． 转动微动轮，让干涉圆环出现涌（缩），记下这时M 1的位置。
6． 连续转动微动轮，每涌（缩）50条圆环记录一次M 1的位置，纪录在数据表格内。
实验数据纪录表格nm Na 3.589≈λ，nm Ne He 8.632=-λλσλλ±= )1()(2--=∑n n t ipλλσλ （3=n ）。
迈克尔逊干涉仪实验报告网络资料整理版包含实验数据(1)
迈克尔逊干涉仪实验报告网络资料整理版包
含实验数据(1)
迈克尔逊干涉仪实验报告网络资料整理版包含实验数据
一、实验原理
迈克尔逊干涉仪是一种用来检测光波干涉现象的仪器，原理是通过将光波分为两束，使其沿着不同的路径传输，在干涉区域产生干涉。
当两束光波在干涉区域相遇时，根据光波的相位差不同，会形成明暗相间的干涉条纹。
二、实验仪器
实验仪器主要包括：迈克尔逊干涉仪、激光器、反射镜、半反射镜、平台等。
三、实验步骤
1.调节激光器：将激光器放置在平台上，使其水平并稳定输出激光。
2.调节反射镜和半反射镜：将反射镜和半反射镜放置在干涉仪的光路中，并根据需要调整它们的位置。
3.调整反射镜的位置：将反射镜移动，使光束穿过半反射镜，并经过反射镜反射回来。
反射镜的位置需调整至干涉条纹尽量明亮。
4.测量两束光波的光程差：将一个反射镜沿着光路移动，测量两束光
波的光程差。
记录测量结果。
5.观察干涉现象：将反射镜恢复到原位，观察干涉条纹的情况，并记录下来。
四、实验结果
通过该实验，拍摄到了干涉条纹的图像，同时还测量了两束光波的光程差数据。
五、实验分析
通过实验结果可以看出，干涉条纹的亮暗程度与反射镜的位置有关，在反射镜位置调整至最佳时，条纹最为明显。
同时，在改变一个反射镜的位置时，干涉条纹也会发生变化，呈现出不同的图像。
六、实验结论
迈克尔逊干涉仪实验可以有效地检测光波的干涉现象，通过调整反射镜和半反射镜的位置，可以获得明亮的干涉条纹，对于深入了解光波干涉现象具有重要意义。
北航迈克尔逊干涉仪
确保实验室环境安静、整洁，避免外界光线干扰实验结果。此外，需要调整实 验室温度和湿度，确保光学元件的性能稳定。
实验操作步骤
打开光源
开启激光器或单色光源，调整光路，使光线照射到干涉仪 的反射镜上。
记录数据
通过计算机或手动记录干涉条纹的变化情况、测量数据等 。在记录数据时需要注意数据的准确性、可靠性和可重复 性。
将半反射镜调整到适当位置，使得一 部分光束反射回激光器，一部分光束 透射进入干涉仪。
记录干涉图样，并进行分析和处理。
03 北航迈克尔逊干涉仪实验 方法
实验前的准备
仪器准备
检查迈克尔逊干涉仪是否工作正常，调整干涉仪的粗动臂和微动臂的位置，确 保其能够正常移动。同时，检查光源、光电池、反射镜等光学元件是否清洁完 好。
重视基本原理和实验技能的学习
通过北航迈克尔逊干涉仪实验，应重视基本原理 和实验技能的学习，这是进行其他干涉仪实验的 基础。
加强理论分析和计算能力的培养
在实验过程中，应加强理论分析和计算能力的培 养，以便更好地理解和分析实验结果。
3
提高观察和分析实验现象的能力
应提高观察和分析实验现象的能力，以便及时发 现问题并进行调整。
分析2
通过计算出的光波长和速度，可以验证迈克尔逊干涉仪的准确性， 同时也可以与其他实验结果进行比较，验证实验方法的可靠性。
分析3
干涉条纹的移动现象可以说明光的干涉现象是由于反射镜角度的变化 引起的。
结果讨论与解释
讨论1
干涉图的结果表明迈克尔逊干涉仪实验是成功的，但实验 中仍然存在一些误差，需要进一步分析误差来源。
01
通过实验，验证了迈克尔逊干涉仪的工作原理和特点，包括干
涉现象、干涉条纹的移动等。
迈克尔逊干涉仪说明书
迈克尔逊干涉仪说明书12020年4月19日产品说明书一、用途该仪器主要用于高等院校物理实验中观察光的干涉现象（等厚条纹、等倾条纹、白光彩色条纹），测定单色光波长，测定光源和滤光片相干长度、配法布里─珀罗系统观察多光束干涉现象。
附加适当装置，还能够扩大实验范围（如测薄片厚度和折射率，空气折射率等）。
因此，它是一种用途很广的验证有关基础理论的教学实验仪器。
12020年4月19日二、原理图 1如图1所示：从光源S发出的一束光，射向分光板G1，因分光板的后表面镀了半透膜，光束在半透膜上反射和透射分成互相垂直的两束光。
这两束光分别射向相互垂直的参考镜M1，移动镜M2，经M1、M2反射22020年4月19日后，又汇于分光板G1，最后光线朝着E的方向射出。
则在E处我们就能观察到清晰的干涉条纹。
图中M2′是参考M2为半透膜表面G1所成的虚象。
因此在光学上，这里的干涉就相当于M2′和M2之间的空气板的干涉。
设置补偿板G2是为了当使用白光光源时，补偿G1的色散。
三、主要技术参数和规格1、移动镜行程： WSM─100型 100mmWSM─200型 200mm32020年4月19日2、微动手轮分度值： 0.0001mm3、波长测量精度：当条纹计数为100时，测定单色光波长的相对误差＜2％。
4、观察望远镜光学特性：放大率 3x出瞳直径 5.3mm 视场角 8°5、导轨直线性误差：WSM—100型±16″ WSM—200型±24″6、分光板，补偿板平面度：λ/ 307、移动镜参考镜平面度：λ/ 208、仪器外形尺寸(mm)WSM─100型长430×宽180×高32042020年4月19日。
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。
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1.原理
如图l所示， He-Ne激光
通过耦合透镜进入单模光纤
后被光纤耦合器分成强度相
等的两束，分别进入参考臂
和传感臂中传播。
两干涉臂
中传播的光线经各自光纤端
面的反射镜Ml、M2反射重新
返回光纤中，当干涉仪两个
臂问的光程差小于光源的相
干长度时，两束光在光纤耦
合器的另一输出端将发生干
涉。
输出的干涉信号进入光
电探测器D。
这样光电探测
器D就给出了干涉强度和两
束光光程差之间的函数关
系，这就是干涉图
光纤迈克尔逊干涉相位差与光强的关系图
其中，用3 dB耦合器和光纤环路反射器分别代替传统迈克尔逊干涉仪的分束器和全反射镜。
此干涉仪最大特点是光路全封闭，光纤两臂可绕成任意形状，结构灵活，不像分立元件迈克尔逊干涉仪有极高的环境和调整要求。
改进型的Michelson干涉仪
利用的则是Michelson干涉仪的对称性结构，传感光路定在待测结构中，参考光路由套管保护起来，两光路共用一个双面反射，移动这个反射镜可以同时调节两光路中的光程．若采用低相干光源人射，移动反射镜使两光束光程差为零．施加应力作用后，移动反射镜使两光路重新达到等光程，从移动的距离中即可获得施加应力的大小．外界温度发生变化时，由于两光路靠得很近，可认为两束光的相位随着温度发生相同的变化，从而实现了温度自动补偿．
图是带有偏振控制器的Michelson干涉仪．光纤偏振控制器用来控制参考臂中传播的参考光的偏振态，使参考光和信号光的偏振态相互匹配，因为传输光偏振态对于相干光通信和光纤干涉仪以及干涉型光纤传感器的影响非常明显。
步进电机用来改变传感臂中传输的信号光的光程，以此来改变信号光与参考光的相位差，进而改变从耦合器出来的干涉光的光强。
从光电探测器出来的干涉光如果送入示波器则可以用电信号演示由于步进电机的移动导致干涉光的强弱呈现有规律的变化，这点可以代替传统的Michelson干涉仪，可以形象地演示两束光的干涉过程；如果从光电探测器出来的光送入PC机，可以直接观察两束光的干涉动态过程；另外，配合相关软件可以测量微位移、折射率、压力、磁场强弱、应力应变等。
2.应用
1.光纤迈克耳孙干涉仪测量折射率!
实验所用的设备为hp8504精密反射仪，其结构简图如图1所示，它主要由一个光纤迈克耳孙干涉仪组成8 干涉仪中参考臂光纤尾端的反射镜可在400mm的范围内移动扫描
以改变参考臂的长度8干涉仪中测量臂光纤尾端
连接待测的器件或样品8干涉仪所用的光源为宽
带发光二极管中心波长为1300mm，由于光源是白
光，所以只有当扫描反射镜移动到一定的位置，
使参考臂中从反射镜反射回光纤的光（参考反射
光）经过的光程与测量臂中从被测样品界面反射
回测量臂的光（信号反射光）所经过的光程相同
时，两臂中的反射光才能发生干涉，确定探测到
干涉信号时扫描反射镜的位置，就可以确定样品
界面的位置，白光干涉技术的定位精度或空间分
辨率取决于光源的相干长度hp8504精密反射仪的
空间分辨率在25um以下8采用更宽的光源，白
光干涉技术的空间分辨率达到0.1um以下，根据
干涉信号的强度，仪器可以给出样品界面的回程
损耗8本实验中>设计样品的结构，可以方便地获得样品的几何厚度d和光学厚度L如图所
示，用一片两面平行的薄玻璃片0.8mm 和一片厚玻璃片把待测样品夹在中间，组成夹片结构，用光纤跳接线作为测量臂光纤，其测量端面与薄玻璃片平行接触，只要操作小心，光纤跳接线的使用对光纤端面和样品表面都不会造成损伤8这样，在测量臂上至少形成三个与光纤跳接线测量端面平行的反射面A-A面B-B面和C-C参考臂扫描镜扫描一次后>在显示屏上将可以获得三个反射峰>如图
和S 4 S面之间为待测玻璃,与这两个面对应的反射峰的相对距离为样品的光学厚度L在A-A位置B-B面和C-C面之间为空气,与这两个面对应的反射峰的相对距离为样品的几何厚度D在测量中由于使用了宽带的白光>所以测得的折射率实际上为物质的群折射率Ng。