迈克尔逊干涉仪的调整及应用
实验十六迈克尔逊干涉仪的调整与应用
实验十六 迈克尔逊干涉仪的调整与应用光的干涉现象是光的波动性的一种表现，是物理光学的重要研究对象之一。
迈克尔逊干涉仪是美国物理学家A.A.Michelson 在1881年为研究“以太”漂移而精心设计的，它是一种利用分割光波振幅的方法实现干涉的精密光学仪器，在近代物理和计量技术中有着广泛的应用。
例如，可用迈克尔逊干涉仪测量光波的波长、微小长度、光源的相干长度，用相干性较好的光源可对较长的长度作精密测量，以及可用它来研究温度、压力对光传播的影响等。
【实验目的】1．掌握迈克尔逊干涉仪的工作原理和结构，学会它的调整方法和技巧；2．了解等倾干涉条纹与等厚干涉条纹形成的条件和变化规律； 3．学会用迈克尔逊干涉仪测量单色光波长； 4．（选做）测量钠黄光双线的波长差、钠光的相干长度； 5．（选做）学会用迈克尔逊干涉仪测量透明玻璃板的厚度。
【实验仪器】迈克尔逊干涉仪、Ne He 激光器、钠光灯、白光光源、毛玻璃、扩束镜等。
【实验原理】1. 迈克尔逊干涉仪的光路迈克尔逊干涉仪有多种多样的形式，其基本光路如图5.16.1所示。
从光源S 发出的一束光，在分束镜A 的半反射面M 上被分成光强近似相等的反射光束1和透射光束2。
反射光束1射出A 后投向反射镜2M ，反射回来再穿过A ；光束2经过补偿板B 投向反射镜1M ，反射回来再通过B ，在半反射面M 上反射。
于是，这两束相干光在空间相遇并产生干涉，通过望远镜或人眼可以观察到干涉条纹。
补偿板B 的材料和厚度都和分束镜A 相同，并且与分束镜A 平行放置，其作用是为了补偿反射光束1因在A 中往返两次所多走的光程，使干涉仪对不同波长的光可以同时满足等光程的要求。
2. 等倾干涉图样(1) 产生等倾干涉的等效光路S1M 图5.16.1 迈克尔逊干涉仪光路图如图 5.16.2所示（图中没有绘出补偿板B ），观察者自O 点向2M 镜看去，除直接看到2M 镜外，还可以看到1M 镜经分束镜A 的半反射面M 反射的像1M '。
迈克尔逊干涉仪调节与应用
4.1迈克尔逊干涉仪调节与应用迈克尔逊干涉仪是一种典型的分振幅的双光束干涉装置。
它是较理想的教学仪器，可以用来研究多种干涉现象，并可进行较精密的测量。
同时它又是近代干涉装置的原型。
一、实验目的要求1．了解迈克尔逊干涉仪的结构、掌握其调节使用的方法。
2．通过实验考察等倾干涉、等厚干涉形成的条件、花纹特点、变化规律及相互间的区别，加深对干涉理论的理解。
3．利用迈克尔逊干涉仪测钠光波长和钠光双线波长差。
4．观测等厚干涉条纹和钠光源的相干长度。
二、仪器用具迈克尔逊干涉仪，钠光灯，带有小孔的光屏。
三、实验原理（一）迈克尔逊干涉仪光路迈克尔逊干涉仪是一种分振幅双光束的干涉仪。
图一是迈克尔逊干涉仪的光路图，从扩展光源S 射来的光，到达平行平面板1G 上（此板后表面是镀有半反射膜，镀有铬）后分成两部分，反射光l 在1G 处反射后向着1M 前进，透射光2透过1G 后向着2M 前进，这两列光分别在1M 和2M 上反射后逆着各自的入射方向返回，最后都到达E 处，既然这两列光波来自光源上同一点O ，所以是相干光，因而眼睛在E 处可观察到干涉条纹，2G 是补偿板，其材料和厚度与1G 相同，是为了保证两束光在玻璃中光程相等而设置的。
由于光在分光板1G 的第二面上反射，使2M 在1M 附近形成一平行1M 的虚像M'2，因而光在迈克尔逊干涉仪中自1M 和2M 的反射，相当于自1M 和2M '的反射，所以在迈克尔逊干涉仪中所产生的干涉与厚度为d 的空气膜所产生的干涉是等效的。
另外，反射镜2M 是固定不动的，1M 可在精密导轨上前后移动，从而改变反射光1和透射光2两光束之间的光程差。
精密导轨与1G 成45°角。
为了使光束1与导轨平行，光源应垂直导轨方向射向迈克尔逊干涉仪。
（二）干涉花纹的图样M 2反射镜2分光镜补偿片SdM '2M 1反射镜1图一四、实验内容方法练习一用迈克尔逊干涉仪测定钠光波长当1M 与2M '相互平行时，所得图样为等倾干涉，干涉条纹的形状，决定于具有相同入射角的光，在垂直于观察方向的平面上光的分布轨迹，如图二所示，在垂直观察方向的光源平面S 上，自O 点为中心的圆周上各点发出的光具有相同的倾角k i ，如果在L 处放一会聚透镜，在透镜焦平面上放一光屏p ，则在屏上可以看到一组同心圆环。
实验一迈克尔逊干涉仪的调整及应用
实验⼀迈克尔逊⼲涉仪的调整及应⽤实验⼀迈克尔逊⼲涉仪的调整及应⽤⼀、实验⽬的1. 了解迈克尔逊⼲涉仪的原理及结构。
2. 学会迈克尔逊⼲涉仪的调整，基本掌握其使⽤⽅法。
3. 观察各种⼲涉现象，了解它们的形成条件。
⼆、实验仪器1. WSM-200型迈克尔逊⼲涉仪⼀台2. HNL-55700多束光纤激光源⼀台三、实验原理3.1 迈克⽿孙⼲涉仪的构造图1为迈克尔逊⼲涉仪的结构⽰意图。
图1 迈克尔逊⼲涉仪的结构⽰意图仪器包括两套调节机构，第⼀套调节机构是调节反光镜1的位置。
旋转⼤转轮和微调转轮经转轴控制反光镜1在导轨上平移；第⼆套调节机构是调节反光镜1和反光镜2的法线⽅向。
通过调节反光镜1、2后⾯的调节螺钉以及反光镜2的两个⽅向拉杆来控制反光镜的空间⽅位。
在仪器的中部和中部偏右处，分别固定安装着分光镜和补偿⽚，其位置对仪器的性能有重要影响，切勿变动。
在补偿⽚的右侧是反射镜2，它的位置不可前后移动，但其空间⽅位是可调的。
反射镜1和反射镜2是通过⾦属弹簧⽚以及调节螺钉与⽀架弹性连接的，调节反射镜⽀架上的三颗调节螺钉，改变弹簧⽚的压⼒，从⽽改变反射镜⾯在空间的⽅位。
显然，调节螺丝钉过紧或太松，都是不利于调节反射镜⽅位的错误操作。
反射镜1在导轨上的位置坐标值，由读数装置读出。
该装置共有三组读数机构：第⼀组位于左侧的直尺C 1，刻度线以mm 为单位，可准确读到毫⽶位；第⼆组位于正⾯上⽅的读数窗C 2，刻度线以0.01mm 为单位，可准确读出0.1和0.01毫⽶两位；第三组位于右侧的微动转轮的标尺C 3，刻度线以0.0001mm 为单位，可准确读0.001和0.0001毫⽶两位，再估读⼀位到0.00001毫⽶。
实际测量时，分别从C 1、C 2各读得2位数字、从C 3读得3位（包括1位估读）数字，组成⼀个7位的测量数据，如图2所⽰。
可见仪器对位移量的测定精度可达⼗万分之⼀毫⽶，是⼀种⾮常精密的仪器。
务必精细操作，否则很容易造成仪器的损坏！图2 关于M1位置读数值的组成⽅法3.2 迈克⽿孙⼲涉仪的原理迈克尔逊⼲涉仪是利⽤分振幅法产⽣的双光束⼲涉，其光路图如图3所⽰。
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与使用
实验三十四 迈克尔逊干涉仪的调节与使用迈克尔孙干涉仪是1880年美国物理学家迈克尔孙设计、制作的精密光学仪器，是许多近代干涉仪的原型。
它利用分振幅法产生双光束以实现光的干涉，可以用它来观察光的等倾、等厚和多光束干涉现象，测定单色光的波长和光源的相干长度等。
在近代物理和计量技术中有广泛的应用。
一 实 验 目 的（1）了解迈克尔孙干涉仪的结构、原理。
（2）利用迈克尔孙干涉仪观察干涉现象。
（3）利用迈克尔孙干涉仪测He-Ne 激光的波长。
二 实 验 原 理迈克尔孙干涉仪原理图如图35-1所示，在图中：S 为光源，G 1为半镀银板（使照在上面的光线既能反射又能透射，而这两部分光的强度又大致相等），G 2为补偿板，材料与厚度均与G 1板相同，且与G 1板平行。
M 1、M 2为平面反射镜。
光源S 发出的He-Ne 激光经会聚透镜L 扩束后，射向G 1板。
在半镀银面上分成两束光：光束（1）受半镀银面反射折向M 1镜，光束（2）透过半镀银面射向M 2镜。
二束光仍按原路反回射向观察者E （或接收屏）相遇发生干涉。
G 2板的作用是使（1）、（2）两光束都经过玻璃三次，其光程差就纯粹是因为M 1、M 2镜与G 1板的距离不同而引起。
由此可见，这种装置使相干的光束在相干之前分别走了很长的路程，为清楚起见，光路可简化为如图 2 所示，观察者自E 处向G 1板看去，直接看到M 2镜在G 1板的反射像，此虚像以M 2'表示。
对于观察者来说，M 1、M 2镜所引起的干涉，显然与M 1、M 2'之间的空气层所引起的干涉等效。
因此在考虑干涉时，M 1、M 2'镜之间的空气层就成为仪器的主要部分。
本仪器设计的优点也就在于M 2'不是实物，因而可以任意改变M 1、M 2'之间的距离——可以使M 2'在M 1镜的前面或后面，也可以使它们完全重叠或相交。
1. 等倾干涉 当M 1、M 2'完全平行时，将获得等倾干涉，其干涉条纹的形状决定于来自光源平面上的入射角i （如图35-3所示），在垂直于观察方向的光源平面S 上，自以O 点为中心的圆周上各点发出的光以相同的倾角k i ，入射到M 1、M 2'之间的空气层，所以它的干涉图样是同心圆环，其位置取决于光程差∆L 。
迈克尔逊干涉仪的调节和使用ppt课件
2en2 2
对应条纹级次最高
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• 迈干仪的干三涉实原验理测量原理
反射镜 M1
M1 移动导轨
M1 M2
扩束镜
反
单
射
色 光
镜
源
M2
分光板 G1
补偿板 G 2
G1//G 2 与 M1, M2 成 450角 物理实验教学中心
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M2 的像 M'2 反射镜 M1
d
迈克尔逊及其对物理学发展的主要贡献
• 1907年迈克尔逊因为“发明光学干涉仪并使用 其进行光谱学和基本度量学研究” 而成为美国 历史上第一位诺贝尔物理学奖获得者。 1910-1911年担任美国科学促进会主席。
• 1923-1927年担任美国科学院院长。 月球上的一个环形山是以他的名字命字。
• 1931年5月9日逝世于加利福尼亚的帕萨迪纳。
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数据处理及分析
1.用逐差法计算He－Ne激光的波长.
di＝di4 di
d
＝
i
di 4
＝2 di
k
2.将测得波长λ与公认值λs进行百分差比较. He-Ne激光：λs =632.8nm
3.计算钠双线的波长差，并与公认值Δλs进行百分差比较.
钠光平均波长：λ12=589.294nm钠光双线：Δλs=0.597nm
观察干涉圆环的环心，如增大d，k也增大，环 心的级次也增大，环心不断冒出环纹，环纹增多 变密；如减小d，则发生相反的情景，环心不断 缩入环纹，条纹减市学院
实 验 内容
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一、调整迈克尔逊干涉仪及其光路
（1）粗调：① 将M1、M2方位螺钉和拉簧调至半松半紧状态 ② 调激光器方位，使反射光大致对 称分布
实验八迈克尔逊干涉仪的调节和使用
实验八迈克尔逊干涉仪的调节和使用迈克尔逊干涉仪是一种典型的用分振幅法产生双光束以实现干涉的精密光学仪器．通过调整该干涉仪，可以产生等倾条纹，也可以产生等厚条纹和非定域条纹，还可以用来研究普通光源的时间相干性．相干光源的获取除用激光外，在实验室中一般是将普通钠光源采用分振幅法使其在空间经不同路径会合后产生干涉．·实验目的1．了解迈克尔逊干涉仪的结构及特点、学会调节和使用方法；2．调出面光源的等倾条纹，观察其特点，掌握条纹随动臂的变化规律；测量钠D双线的平均波长及波长差，加深对时间相干性的理解；3．调出点光源非定域条纹，并测量激光源的波长；了解观察复色白光的零级等厚条纹和面光源的等厚干涉条纹．（选做）·实验仪器迈克尔逊干涉仪，钠灯，毛玻璃屏，扩束镜，孔屏，激光光源等．图8-1为迈克尔逊干涉仪实物图．图8-2是迈克尔逊干涉仪的光路示意图，图中M1和M2是在相互垂直的两臂上放置的两个平面反射镜，其中M2是固定的；M1由精密丝杆控制，可沿臂轴前、后移动，移动的距离由刻度转盘(粗读和细读两组刻度盘组合而成)读出，仪器前方粗动手轮最小分格为10-2mm,右侧微动手轮的最小分格为10-4mm,可估读至10-5mm．在两臂轴线相交处，有一与两轴成45°角的平行平面玻璃板G1，它的后表面上镀有半透（半反射）的银膜，以便将入射光分成振幅接近相等的反射光1和透射光2，故G1又称为分光板．G2也是平行平面玻璃板，与G1平行放置，厚度和折射率均与G1相同．由于它补偿了光线1和2因穿越G1次数不同而产生的光程差，故称为补偿板．从扩展光源S射来的光在G1处分成两部分，反射光1经G1反射后向着M1前进，透射光2透过G1向着M2前进，这两束光分别在M1、M2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．由M 2反射回来的光在分光板G 1的第二面上反射时，如同平面镜反射一样，使M 2在M 1附近形成M 2的虚像M 2′，因而光在迈克尔逊干涉仪中自M 1和M 2的反射相当于自M 1和M 2′的反射．由此可见，在迈克尔逊干涉仪中所产生的干涉与空气薄膜所产生的干涉是等效的．当M 1和M 2′平行时(此时M 2和M 1严格互相垂直)，将观察到环形的等倾干涉条纹．一般情况下，M 2和M 1形成一空气劈尖，因此将观察到近似平行的干涉条纹(等厚干涉条纹)．图8-1 实物照片 图8-2迈克尔逊干涉仪光路图·实验原理一、单色光波长的测定用波长为λ的单色光照明时，迈克尔逊干涉仪所产生的环形等倾干涉圆条纹的位置取决于相干光束间的光程差，而由M 1和M 2反射的两列相干光波的光程差为：(8-1)i d cos 2=Δ其中i 为反射光1在平面镜M ２上的入射角．对于第k 条纹，则有λj i d j =cos 2 (8-2)当M 1和M 2′ 的间距逐渐增大时，对任一级干涉条纹，例如d j 级，必定是以减少的值来满足(8-2)式的，故该干涉条纹间距向变大(值变小)的方向移动，即向外扩展．这时，观察者将看到条纹好像从中心向外“涌出”，且每当间距增加j i cos j i j i cos d 2/λ时，就有一个条纹涌出．反之，当间距由大逐渐变小时，最靠近中心的条纹将一个一个地“陷入”中心，且每向中心陷入一个条纹，间距d 的改变必为d2/λ．因此，当 M 1镜移动时，若有N 个条纹陷入中心，则表明M 1相对于M 2移近了2λNd =Δ (8-3)反之，若有N 个条纹从中心涌出来时，则表明M 1相对于M 2移远了同样的距离．如果精确地测出M ２移动的距离d Δ，则可由(8-3)式计算出入射光波的波长． 二、测量钠光的双线波长差钠光D 线两条谱线的波长分别为0.5891=λnm 和6.5892=λnm ，移动M 1，当光程差满足两列光波1和2的光程差恰为1λ的整数倍，而同时又为2λ的半整数倍，即：2211)21(λλ+=j j (8-4)这时1λ光波生成亮环的地方，恰好是2λ光波生成暗环的地方．如果两列光波的强度相等，则在此处干涉条纹的视见度应为零(即条纹消失)．那么干涉场中相邻的2次视见度为零时，光程差的变化应为：21)1(λλ+==Δj j L (j 为较大整数) (8-5)由此得LjΔ==−21221λλλλλ (8-6)于是LLΔ=Δ=−=Δ22121λλλλλλ (8-7)式中为1λ、2λ的平均波长．对于视场中心来说，设M 1镜在相继2次视见度为零时移动距离为，则光程差的变化d ΔL Δ应等于2，所以d ΔdΔ=Δ22λλ (8-8)对钠光λ＝589．3 nm ，如果测出在相继2次视见度最小时，M 1镜移动的距离Δd ,就可以由（8-8）式求得钠光D 双线的波长差．三、点光源的非定域干涉图8-3 点光源非定域干涉激光器发出的光，经短焦距凸透镜L会聚于S点．S点可看做一点光源，经G1(G1未画)、M1、M2′的反射，也等效于沿轴向分布的2个虚光源S1′、S2′所产生的干涉．因S1′、S2′发出的球面波在相遇空间处处相干，所以观察屏E放在不同位置上，则可看到不同形状的干涉条纹，故称为非定域干涉．当E垂直于轴线时(见图8-3)，屏上出现同心圆形条纹，光程差的改变依赖倾角和膜厚两个因素，在圆环中心处，光程差最大，条纹级次最高，中心环的变化规律与等倾条纹计算公式（8-3）式相同，此处不再赘述．·实验内容与步骤一、等倾干涉现象的观察及钠光D双线平均波长的测定1．点燃钠光灯，使之经过装有叉丝的毛玻璃屏照射分光板G1，且叉丝与分光板G1、平面镜M2等高共轴．转动粗调手轮，使M2镜距分光板G1的中心与M1镜距分光板G1的中心大致相等．2． 眼睛透过G1直视M1镜，可看到3个叉丝像．细心调节M1镜后面的 3 个调节螺钉，使两个叉丝像重合，如果难以重合，可略微调节一下M2镜后的3个螺钉．当两个叉丝像完全重合时，将看到有明暗相间的干涉环，再细调平面镜后的螺钉，使条纹成圆形．若干涉环模糊，可轻轻转动前方粗调手轮，使M1镜移动一下位置，干涉环就会出现．3．再仔细调节M2镜的2个拉簧螺丝，直到把干涉环中心调到视场中央，并且使干涉环中心随观察者的眼睛左右、上下移动而移动，但干涉环不发生“涌出”或“陷入”现象，这时观察到的干涉条纹才是严格的等倾干涉．4．测钠光D双线的平均波长λ．先调仪器零点，方法是：将微调手轮沿某一方向(如顺时针方向)旋至零，同时注意观察读数窗刻度轮旋转方向；保持刻度轮旋向不变，转动粗调手轮，让读数窗口基准线对准某一刻度，使读数窗中的刻度轮与微调手轮的刻度轮相互配合．5．始终沿原调零方向，细心转动微调手轮，观察并记录每“涌出”或“陷入”50个干涉环时，M1镜位置，连续记录6次．6．用逐差法求出钠光D双线的平均波长，并与标准值进行比较．二、测定钠光D双线的波长差1．以钠光为光源调出等倾干涉条纹．2．用粗调手轮移动M1镜，使视场中心的视见度最小，记录M1镜的位置；沿原方向继续移动M1镜，使视场中心的视见度由最小到最大直至又为最小，再记录M1镜位置．3．实际实验中因为视见度模糊区很宽，难以准确测得，故可利用拓展量程法去减小单次测量的随机误差．读出连续共6个视见度最小时M1镜的位置差，求出这5个间隔的平均值为Δd，代入（8-8）式计算D双线的波长差．三、选做内容1．点光源非定域干涉现象观察方法步骤仿照等倾条纹自拟．2．观察等厚干涉和白光干涉条纹在等倾干涉基础上，移动M1镜，使干涉环由细密变粗疏，直到整个视场条纹变成等轴双曲线形状时，说明M2与M2′接近重合．细心调节水平式垂直拉簧螺丝，使M1与M2′有一很小夹角，视场中便出现等厚干涉条纹，观察和记录条纹的形状、特点．用白炽灯照明毛玻璃(钠光灯不熄灭)，缓慢地旋转微动手轮，M1与M2′达到“零光程”时，在M1与M2′的交线附近就会出现彩色条纹．此时可挡住钠光，再极小心地旋转微调手轮找到中央条纹，记录观察到的条纹形状和颜色分布．·实验数据测量1．钠黄光平均波长测量数据表条纹计数n10 50 100 150 200 250 动镜位置d1 (mm)条纹计数n2300 350 400 450 500 550 动镜位置d2 (mm)Δd=| d2- d1| (mm)2．钠黄双线波长差测量数据记录表条纹消失次数 1 2 3 4 5 6 动镜位置d (mm)·实验注意事项1．迈克尔逊干涉仪系精密光学仪器，使用时应注意防尘、防震；不能触摸光学元件光学表面；不要对着仪器说话、咳嗽等；测量时动作要轻、要缓，尽量使身体部位离开实验台面，以防震动．2．实验前和实验中调节旋转手轮时，应密切关注M1的位置，不能顶靠前端的仪器主体，以免挤压损伤仪器．3．测量时微动手轮要保持单方向转动，不要中途反转，以免引起回程误差． ·历史渊源与应用前景迈克尔逊干涉仪是1881年由美国物理学家迈克尔逊和莫雷为研究“以太”漂移而设计制造的精密光学仪器．历史上，迈克尔逊－莫雷实验结果否定了“以太”的存在，为爱因斯坦建立狭义相对论奠定了基础．迈克尔逊和莫雷因在这方面的杰出成就获得了1883年诺贝尔物理学奖．光谱线精细结构的研究和用光波标定标准米尺等实验都首先在这台干涉仪上完成．迈克尔逊干涉仪是历史上最著名的经典干涉仪，其基本原理已经被推广到许多方面，以它为基础研制成各种形式的精密仪器，广泛地应用于计量技术和科学研究中．20世纪60年代激光出现以后，良好的光源拓展了它的应用领域．用它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．·与中学物理的衔接见实验七牛顿环干涉·自主学习因为分振幅薄膜干涉一般难以将二束相干光的光路分开，使真正的光学测量无法实现．本实验的构思亮点：首次将相干光引向两条相互垂直的光路通过，为待测物加入一侧光路去改变光程差创造了良好条件，是高精度不接触无损检测的经典仪器模型．操作难点：叉丝像重合的判断；等倾条纹视场的消除，白光等厚条纹的获得．1．实验中毛玻璃起什么作用?为什么观察钠光等倾干涉条纹时要用通过毛玻璃的光束照明?2．光源毛玻璃屏上的叉丝经M1M2成的像为什么是3个？3．干涉仪中的G1G2各起什么作用？用激光源照明时，没有G2能否产生干涉条纹？4．观察钠灯的等倾干涉现象时，上下左右动眼睛，发现已没有泡冒出或陷进去，且圆心在视野中央，但改变M1、M2之间的距离时，发现圆环的中心偏离视野中心，试分析原因？5．用钠光做光源时，干涉条纹为什么会出现视见度为零的现象？6．当M1、M2之间的距离增大时，可观察到中心条纹“陷入”还是“冒出”？7．已知什么量？哪个是待测量？如何控制变量？关注仪器的分度值及单位，按要求处理实验数据，完成实验报告．8．本实验还有哪些操作难点？针对操作难点，摸索并掌握正确的调节的方法．·实验探究与设计1．调节钠光的干涉条纹时，如确认两个叉丝像已重合，但条纹并未出现，试分析可能产生的原因，写出解决方案．2．尝试设计测量透明薄膜厚度或折射率的实验方案，并完成实验．。
实验 迈克尔逊干涉仪的调节和使用
实验迈克尔逊干涉仪的调节和使用迈克尔逊干涉仪是一种用于测量光波长或者光速的仪器。
它的原理是利用光的干涉现象，通过对干涉条纹的观察来确定光波长或光速。
在使用迈克尔逊干涉仪之前，需要对其进行调节和使用。
本文将介绍迈克尔逊干涉仪的调节和使用方法。
一、迈克尔逊干涉仪的构成迈克尔逊干涉仪由四个主要部分组成，包括光源、分束器、反射镜和接收屏。
其中，光源产生光线，分束器将光线分成两束，反射镜将光线反射并重新合并，接收屏上观察条纹以得到测量结果。
（一）调节分束器1、端口对准：将分束器的两个端口（输入端和输出端）对准迈克尔逊干涉仪的两个端口。
2、校正透镜：将透镜与分束器固定并利用透镜校正分束器的输出光斑。
3、调节分束比：通过微调分束器的输入端镜片的位置来调节分束比。
4、校准光路：检查光路是否正确，包括分束后光线是否平行、目标反射镜是否正对着分束器等等。
（二）调节反射镜1、调整反射镜位置：将反射镜置于正确的位置并垂直于光路。
2、确定反射面度数：通过原理图和求解器确定反射面的度数，比如60度。
3、调节反射镜倾斜度：利用半反射膜来调节反射镜的倾斜度，并通过角度计来检查反射镜是否平行于接收屏。
（三）调节光源1、选择光源：选择一款适合的光源。
2、调整灯丝位置：将灯丝调整到正确的位置，使其照亮整个系统。
3、调节灯丝亮度：通过增减电压来调节灯丝的亮度。
（四）调节接收屏1、确定焦距：通过调节接收屏的距离和位置，找出最合适的焦距。
2、校准位置：将接收屏和反射镜垂直，通过调节位置校准光路。
1、准备工作：确保所有部件都已经开始预热，光线已经稳定。
2、测量方法：打开光源，观察条纹的规律性，通过实验得到测量结果。
3、数据处理：将观察到的条纹照片拍摄下来，进行后续处理，包括调整对比度和亮度以及增加标尺等等。
四、注意事项1、留意温度：因为干涉仪精度较高，所以需要注意外部温度的影响。
2、留意光线：因为干涉仪只能使用单色光线，因此需要注意室内环境的影响。
迈克尔逊干涉仪的调整和使用实验报告
迈克尔逊干涉仪的调整和使用实验报告迈克尔逊干涉仪的调整和使用实验报告引言：迈克尔逊干涉仪是一种常用的光学仪器，被广泛应用于干涉测量、光学相干等领域。
本文将介绍迈克尔逊干涉仪的调整和使用实验报告，以帮助读者更好地理解和应用该仪器。
一、实验目的本实验的目的是通过调整迈克尔逊干涉仪的各个部件，使其能够正常工作，并实现干涉现象的观察和测量。
二、实验器材1. 迈克尔逊干涉仪主体：包括光源、分束器、反射镜、反射镜支架等。
2. 干涉图样观察装置：包括目镜、测量尺等。
三、实验步骤1. 调整光源：将光源放置在适当位置，并确保其能够发出稳定的光束。
2. 调整分束器：通过调整分束器的位置和角度，使得从分束器出射的两束光能够平行地照射到反射镜上。
3. 调整反射镜：调整反射镜的位置和角度，使得反射的光能够重新汇聚到分束器上，并形成干涉现象。
4. 观察干涉图样：通过目镜观察干涉图样，调整反射镜的位置和角度，使得干涉条纹清晰可见。
5. 测量干涉现象：使用测量尺等测量工具，对干涉条纹进行测量，以得到干涉现象的具体参数。
四、实验结果与分析经过以上调整步骤，我们成功地调整了迈克尔逊干涉仪，并观察到了清晰的干涉图样。
通过测量尺测量干涉条纹的间距，我们可以得到干涉现象的具体参数，如波长、相位差等。
在实验过程中，我们注意到调整分束器的位置和角度对干涉图样的清晰度和稳定性有很大的影响。
如果分束器位置不准确，会导致干涉图样模糊或消失；如果分束器角度不准确，会导致干涉图样的条纹不清晰。
因此，在调整分束器时需要仔细操作，确保其位置和角度的准确性。
另外，调整反射镜的位置和角度也是关键步骤。
反射镜的位置调整不当会导致干涉图样错位或形成不规则的干涉条纹；反射镜的角度调整不当会导致干涉条纹的强度变化或消失。
因此，在调整反射镜时需要注意细微的调整，并通过目镜观察干涉图样的变化，以达到最佳的调整效果。
五、实验总结通过本次实验，我们成功地调整了迈克尔逊干涉仪，并观察到了清晰的干涉图样。
迈克尔逊干涉仪的调整和使用
105实验5-9 迈克尔逊干涉仪的调整和使用迈克尔逊干涉仪是1883年美国物理学家迈克尔逊和莫雷合作为研究“以太”漂移而设计出的精密光学仪器，在近代物理学的发展中起过重要的作用。
迈克尔逊曾用迈克尔逊干涉仪进行了“以太漂移”实验、标定米尺及推断光谱线精细结构等三项著名的实验。
第一项实验否定了“以太”的存在，从而“催生”了爱因斯坦于1905年提出的狭义相对论；第二项实验实现了长度单位的标准化，对近代计量技术的发展作出了重要贡献；迈克尔逊研究了干涉条纹可见度随光程差变化的规律，并以此推断光谱线的精细结构，这是干涉分光技术的最早工作。
迈克尔逊干涉仪原理简明，构思巧妙，堪称精密光学仪器的典范。
近代干涉仪有许多都是从迈克尔逊干涉仪的基础上发展起来的，这些干涉仪可准确测定光波的波长、微小长度和透明介质的折射率等，在近代计量技术中得到了广泛应用。
由于迈克尔逊干涉仪的设计精巧，用途广泛，迈克尔逊曾于1907年获诺贝尔物理学奖。
【实验目的】1．了解迈克尔逊干涉仪的结构、原理和调节方法。
2．利用点光源产生的非定域干涉条纹测定He-Ne 激光的波长。
3．观察面光源产生的等倾、等厚干涉条纹，了解它们的形成条件及条纹特点。
【实验器材】WSM-100型迈克尔逊干涉仪、He-Ne 激光器、毛玻璃屏、扩束镜。
【实验原理】一、迈克尔逊干涉仪的原理及结构 1. 光路迈克尔逊干涉仪是一种分振幅双光束干涉仪，光路见图5-9-1。
从光源S 发出的一束光射到分束镜1G 上，1G 板后表面镀有半反射(银)膜，这个半反射膜将一束光分为两束，一束为反射光(1)，另一束为透射光(2)，当激光束以与1G 成45°角射向1G 时，被分为互相垂直的两束光，它们分别垂直射到反射镜1M 、2M 上，1M 、2M 相互垂直，则经反向后这两束光再回到1G 的半反射膜上，又重新会集成一束光。
由于反射光(1)和透射光(2)为两束相干光，因此，我们可在E 方向观察到干涉现象。
迈克尔逊干涉仪的调节和使用。doc
1、仪器的准备：迈克尔逊干涉仪，钠光灯，扩束透镜2、迈克尔逊干涉仪的调节：A．打开钠光灯电源开关，使钠光照射在毛玻璃屏上，形成均匀的扩展光源。
B．调节等高共轴：将钠光灯和扩束透镜放于干涉仪的左侧（扩束透镜在中间），使得钠光灯，扩束透镜与干涉仪上的分光板和补偿板在同一水平高度上，并在同一直线上。
仔细调节扩束透镜与钠光灯的位置，使得观察者可以看到整个M1视野使亮的。
C．调节M1和M2之间的距离：旋转粗动手轮，使得M1和M2至P1镀膜面的距离大致相等D．调出干涉条纹：将笔尖（或者其他易于辨别的物体）至于钠光灯与扩束透镜之间，观察到镜中又三个笔尖的影子（其中2个对应与动镜M1的反射像，另外一个对应于M2的反射像），仔细调节M1和M2背面的三个螺丝，以改变M1和M2的相对方位，直至看到笔尖由三影变成双影。
重复调节，直至观察到干涉条纹。
E．调节干涉条纹：慢慢的细致的调节三个螺丝，直至干涉条纹呈现圆形且涉条纹的中心在视野中央。
仔细调节M2下方的两个微调拉簧螺丝，直至干涉条纹的中心仅随观察者眼睛的上下左右的移动而移动，但不发生条纹的“涌出”或者“陷入”现象。
F．若干涉条纹不明显，慢慢旋转粗动手轮，改变M1和M2之间的距离，使得视野范围内的干涉条纹较为清晰明显。
3、钠光波长的测定：A、慢慢的转动微动首轮，直至视场中出现清晰的，对比度较好的干涉圆环。
B、记录下此时M1镜的位置d1，继续转动微动手轮，说道条纹向内陷入（或者向外涌出）50个条纹时，停止转动微动手轮，再记录下此时M1镜的位置。
重复实验，共测450个条纹的移动。
C、若在实验过程中出现还未测完450个，干涉条纹变得不明显，则说明在调节过程中，M1和M2之间的距离处于临界状态，因此要重新寻找另外一个明显的干涉条纹进行测量。
D、。
迈克尔逊干涉仪的调整与使用
迈克尔逊干涉仪是一种分振幅双光束干涉仪，1881年问 世以来，迈克尔逊曾用它完成了三个著名的实验：否定“以 太”的迈克尔逊—莫雷实验；光谱精细结构和利用光波波长 标定长度单位．迈克尔逊干涉仪结构简单、光路直观、精度 高，其调整和使用具有典型性．根据迈克尔逊干涉仪的基本 原理发展的各种精密仪器已广泛应用于生产和科研领域．
实验目的
1、了解迈克尔逊干涉仪的结构和使用方法。 2、观察等倾和等厚干涉现象。 3、学习用迈克尔逊干涉仪测激光的波长和钠
双线的波长差。
仪器结构
迈克尔逊干涉仪的光路
测激光波长
当M1⊥M2时，形成等倾同 心圆形条纹，圆心处有2d＝kλ， 改变d，可见圆心条纹涌出或消 失。测出条纹在圆心处涌出或 消失的条纹数N及M1移动的距 离△d，即可求的波长
2d
N
等⊥M2，移动M1，测出相邻两次条纹 视间度为零时M1移动的距离△d, 钠双线的 波长差
2
2d
等厚直线条纹
M1 与 M 2'有一小角度时，产生平行于两镜交棱的等
厚直线条纹
实验内容和要求
1、测He－Ne激光的波长
记录干涉圆条纹涌出或消失50条时对应的d值， 连续记录12次，用逐差法求 d ；计算He－Ne 激光的波长，与理论值比较，计算相对不确定 度。
实验内容和要求
2. 测钠双线的波长差。
连续记录6次条纹视间度为零的d值，用逐差
法求 d ，计算钠双线的波长差。（已
知
0
5893A
）
3. 观察等厚干涉现象 移动M1使圆形条纹变粗、疏，微调M2方位， 观察等厚直线条纹。
迈克尔逊干涉仪的调节和使用(正式报告)
迈克尔逊干涉仪的调节和使用（正式报告）首先，调节迈克尔逊干涉仪的光源。
一般来说，我们可以使用激光作为光源，因为激光具有单色性和相干性，这有助于获得更清晰的干涉图案。
但是在实验过程中，也可以使用其他光源，只需确保光线的单色性。
接下来，调节迈克尔逊干涉仪的反射镜。
迈克尔逊干涉仪由两个反射镜组成，一个称为固定镜，另一个称为移动镜。
首先，将干涉仪的移动镜移到极端位置，以确保光线可以正常通过反射镜。
然后，在通过逐渐调节移动镜的位置，使得光线尽量垂直反射镜并回到入射方向。
然后，调节迈克尔逊干涉仪的分束镜。
分束镜是将一束光线分为两束的关键部分。
在调节分束镜时，我们需要将光线分成两束，并使其传播的路径相等。
要做到这一点，首先将一个探测器放在一个路径上，然后调整分束镜的位置，使得两束光线能够同时到达该探测器。
在进行实验之前，我们还需要调节探测器。
探测器主要用于检测通过干涉仪的光的干涉图案。
我们需要将探测器调整到最佳位置，以获得清晰的干涉条纹。
通常，探测器会发出一个高频声音，当干涉图案最清晰时，声音会最大。
因此，我们可以通过听觉判断探测器是否被正确调节。
最后，在进行实验时，我们需要注意避免干扰因素。
迈克尔逊干涉仪对环境的稳定性要求较高，应尽量避免振动、温度变化和空气流动等干扰因素。
此外，还需要保持实验室的洁净度，以防止灰尘等杂质影响干涉图案的清晰度。
在实验过程中，还可以通过调整迈克尔逊干涉仪的参数来观察不同的干涉效果。
例如，改变移动镜的位置可以改变干涉条纹的位置和宽度。
调整反射镜的角度也可以改变干涉图案的形状。
通过不断调整这些参数，我们可以得到更多有关光的干涉现象的信息。
综上所述，迈克尔逊干涉仪的调节和使用是实验中非常重要的一步。
通过正确地调节光源、反射镜、分束镜和探测器，以及注意避免干扰因素，我们可以获得准确且清晰的干涉图案，从而得到有关光的干涉现象的有价值的结果。
迈克尔逊干涉仪的调整与使用
图23-2 等倾干涉光路图实验二十三 迈克尔逊干涉仪的调整与使用光的干涉现象是光的波动性的一种表现。
当一束光被分成两束，经过不同路径再相遇时，如果光程差小于该束光的相干长度，将会出现干涉现象。
迈克尔逊干涉仪是一种利用分割光波振幅的方法实现干涉的精密光学仪器。
自1881年问世以来，迈克尔逊曾用它完成了三个著名的实验：否定“以太”的迈克尔逊—莫雷实验，光谱精细结构和利用光波波长标定长度单位。
迈克尔逊干涉仪结构简单、光路直观、精度高，其调整和使用具有典型性。
根据迈克尔逊干涉仪的基本原理发展的各种精密仪器已广泛应用于生产和科研领域。
【实验目的】1．了解迈克尔逊干涉仪的结构原理和调节方法；2．观察非定域干涉、定域等倾干涉、等厚干涉及白光干涉现象； 3．测量光波波长，了解条纹可见度等概念的物理意义。
【实验原理】1．迈克尔逊干涉仪的结构原理迈克尔逊干涉仪的典型光路如图23-1所示。
图中Μ1和Μ2是两面平面反射镜，分别装在相互垂直的两臂上。
Μ1位置固定而Μ2可通过精密丝杆沿臂长方向移动；Μ2倾角固定而Μ1的倾角可通过背面螺丝调节。
G 1和G 2是两块完全相同的玻璃板，在G 1的后表面上镀有半透明的银膜，能使入射光分为振幅相等的反射光和透射光，称为分光板。
G 1和G 2与M 1和M 2成45℃角倾斜安装。
由光源发出的光束，通过分光板G 1分成反射光束1和透射光束2，分别射向M 2和M 1，并被反射回到G 1。
由于两束光是相干光，从而产生干涉。
干涉仪中G 2称为补偿板，是为了使光束2也同光束1一样地三次通过玻璃板，以保证两光束间的光程差不致过大(这对使用单色性不好的光源是必要的)。
由于G 1银膜的反射，使在M 2附近形成M 1的一个虚象M 1＇。
因此，光束1图23-1 迈克尔逊于涉仪的典型光路和光束2的干涉等效于由M 2和M 1＇之间空气薄膜产生的干涉。
2．等倾干涉(定域干涉) 如图2所示，波长为λ的光束y 经间隔为d 的上下两平面M 2和M 1＇反射，反射后的光束分别为y 1和y 2。
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实验五迈克尔逊干涉仪的调整及应用
一、实验目的
1.了解迈克尔逊干涉仪的原理及结构。
2.学会迈克尔逊干涉仪的调整，基本掌握其使用方法。
3.观察各种干涉现象，并能利用等倾条纹的变化测量钠光波长。
二、实验原理
迈克尔逊干涉仪是利用分振幅法产生的双光束干涉，原理如图5—1所示：
图 5—1
从光源S 发的光照射到分光镜G1上，光被分成两束，反射光入射到平面反射镜M1,透射光经补偿镜G2入射到平面反射镜M2，两束光分别被M1、M2反射，重新在G1处会合，若满足相干条件就会产生干涉效应。
迈克尔逊干涉仪产生干涉的原理与“空气平板”所产生的干涉相同，在测量光波长时，首先将仪器调出较少
等倾条纹，仪器的附加光程为入/2。
则中央处的光程差：
Δ=2h+入/2 （5 — 1）式中： h — M1与M2’之间的距离 入 — 光源的波长
若中央调成一个暗斑时，则光程差
Δ=（m + ）入 （5 — 2）由式（1 — 1） 和 （1 — 2）得：:
2 h = m入 2Δh = Δm入
其中： Δh = h
1 - h
2
Δm = m
1
- m
2
式中： Δh — M
1
移动的距离
Δm — 暗斑变化的次数
当 Δm = 1时, 则Δh = 入/2 就是说，当中心暗斑变化一次（即移动一个条纹）时，M1移动了入/2的距离，以:
入 = 2Δh/Δm (5 — 3)
用上式就可计算出被测光源的波长。
三、实验仪器
1.迈克尔逊干涉仪 一台
2.钠光光源 一台
3.白炽灯 一台
四、实验内容及步骤
实验内容
1.观察干涉条纹(等倾干涉;等厚干涉;白光干涉)
2.测量钠光波长
实验步骤
1.迈克尔逊干涉仪的调整
仪器结构简图如图5—2所示:
图 5－2
（1）开启纳光灯。
（纳光灯窗口有一毛玻璃，表面刻划一个十字叉丝）
（2）目测反射镜M1、M2到G1的距离近似相等。
通过旋转粗调手轮移动M1，使M1调整至适当位置。
（3） 判断两束光是否相遇。
首先观察光源中的十字叉丝经M1、M2的反射像，若如图5—3所示，两叉丝像重合说明两束光相遇，如图5—4，5—5，5—6所示说明两束光未相遇，则需调节M2上三个微调螺丝。
图5—3 图5—4 图5—5 图5—6
2.观察干涉条纹
（1）当平面反射镜M
1和M
2
不垂直时，由E方向观察视场中形成平行等间距直条纹，为何种条纹？其条纹间距大
与什么有关。
（2）若继续调节M
2上三个螺钉及M
2
下方两手轮，使得M
1
与M
2
垂直，由E方向观察视场，可以看到由同心组成的
涉环，这就是等倾干涉条纹。
（3）再通过旋转粗调手轮，改变M1的位置，使干涉场中只有几条较粗的条纹（直条纹、圆条纹均可），此时
M 1、M
2
到G
1
间的光程近似相等（光程差近似等于零），换上白炽灯，继续调节微动手轮，（在仪器的右边）就可以
观察到彩色条纹。
3.测量钠光波长
（1）先将仪器调出较少的等倾干涉条纹，使中心出现一个暗斑。
（2）要求旋转微动手轮，使条纹变化50次，测出Δh。
（3）计算出波长。
注意事项
1.测量过程中要匀速旋转微动手轮，不可太快，否则条纹变化很快，容易出现变化次数漏记现象，造成较大测量误差。
2.注意消除读数机构中螺纹空程带来的读数误差，提高测量精度。
五、思考题
1. 为什么用单色光调出干涉条纹换上的白炽灯后就看不到条纹？在什么条件下可以同时看到白光和单色光产生的干涉条纹？
2. 等倾干涉条纹的疏密程度与M1和M2组成的“空气平板”厚度关系？实际中如何判断“空气平板”厚度的增减？（请用实验现象说明）。