大学物理设计性实验报告

组装迈克耳逊干涉仪

一．摘要：

组装迈克耳逊干涉仪中最常见的一种，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。

二．关键词：

迈克尔干涉仪干涉条纹激光

三．正文：

1．实验目的：

(1) .了解迈克耳逊干涉仪的结构、原理。

(2).学习按一定原理自行组装仪器的技能，通过自行组装迈克耳逊干涉仪学习光路的调整。

(3).学习在组装的迈克耳逊干涉仪上开拓应用的技能。

(4).在组装的迈克耳逊干涉仪上进行压电晶片电致伸缩效应的观测。粗略测出压电晶片的压电系数。

2．实验原理：

（1）迈克耳逊干涉仪：迈克耳干涉仪是用分振幅的方法，获得双干涉的仪器。其结构如图所示：

图实验室组装式迈克耳逊干涉仪

M1、M2（在以下各图当中可动反射镜为M2，固定反射镜为M1）为互相垂直的平面反射镜，每个反射镜的背面各有3个用来调节反射镜平面方位的调节螺钉.M2的下方有两个互相垂直的拉簧螺钉，可用来更细微地调节反射镜M2的平面方位。分束板内侧镀有反射膜，反射膜与M1、M2成45度角。补偿板可使两光束在玻璃中经过的光程完全相同。转动粗动手轮和微动手轮可使平面镜M1沿导轨方向前后移动，移动的距离可从标尺、读数窗和微动手轮读出

（2）干涉条纹的产生：

迈克尔逊干涉仪的原理见图1。光源S发出的光束射到分光板G1上,G1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M1和M2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。

图1 干涉原理图

（3）干涉原理：

迈克耳逊干涉仪等倾干涉光路

等倾干涉相当于平行平面空气膜干涉。入射倾角i 相等的光线经平行膜反射，其相干光形成同一级干涉圆条纹，其光程差为：

)

211(2cos 22

θθδ-≈=d d

入射倾角i 相等的光线构成一圆锥面。线经平行膜反射，其相干光用透镜聚焦在焦平面上形成同一级圆条纹。

光程图

如果M1和M'2间形成一很小的角度，则M1与M'2之间有一楔形空气薄层，这时将产生等厚干涉条纹。当光束入射角θ足够小时，可由式（1）求两相干光束的光程差，即

=（5）

（6）

`

3．组装光路前要将防震台调水平。各光学镜片轻拿轻放，不能用手触摸镜面。将各光学器件调整等高。

4．在实验过程中，保持安静，动作要轻，不可有大，重动作，不能随意走动和对着防震台说话。否则，会引起震动，影

响实验。光路调好后，应静等一分钟，让防震台静止下来。

6．实验结果：

通过按照以上步骤进行操作，得出了以下结果：

1．M2到B之间的距离是厘米。

2．B到L之间的距离是厘米。

3．M1到B之间的距离是厘米。

4．在光屏上可以看到干涉条纹（如

图），轻敲一下防震台条纹会震动。

7．实验小结：

通过和同学在老师指导下动手实践，学会了

迈克耳逊干涉仪的安装方法，并掌握了它的基本操作，在边学边实践中懂得迈克耳逊干涉仪的原理，了解到它在实际生活中的应用以及它给我们生活带来便利之处。并且在整个过程中提高了我们的动手能力和同学之间的团结合作，还体会到了科学实验的乐趣。

8．参考文献：

①吕斯骅主编.新编基础物理实验.高等教育出版社,2005年

②罗圆圆主编.大学物理.江西高校出版社

吴振德，江一德.用迈克尔干涉仪测量压电陶瓷的电致伸长系数.华东师范大学

④彭庶修朱华主编.大学物理实验教程.国防工业出版社

组

装

迈

克

耳

逊

干

涉

仪

班级：09材成（2）班姓名：尧鑫

学号：200910340209