迈克尔逊干涉仪的应用
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 '。
迈克尔逊干涉仪的改进与应用
迈克尔逊干涉仪的改进与应用摘要：迈克尔逊干涉仪测量氦氖激光波长是我校开设的一个基础光学实验。
实验中存在读取动镜位置需要环境光强亮，而观察干涉条纹需要环境光强暗的矛盾；人工计数干涉圆环眼睛疲劳易出错；每读取动镜位置后继续旋转微调手轮，易旋错方向，带入回程误差。
针对实验中遇到的这些问题，我们对传统迈克尔逊干涉进行改进，并将其应用到实验中，收到良好的效果。
关键词：迈克尔逊干涉仪测量原理;迈克尔逊干涉仪自动测量系统;使用方法;测量数据0.前言迈克尔干涉仪的调整和使用，它作为一个经典的光学实验，被许多高校的大学物理实验所开出。
迈克尔逊干涉仪是以分振幅法产生相干光束的原理制成，可用于光的波长、折射率、位移微小变化的测量，也可用来研究温度、压力对光传播的影响，检查光学元件表面的质量等。
在迈克尔逊干涉仪测量氦氖激光波长这一实验中，为了提高观察屏上等倾干涉条纹的亮度和清晰度，通常在较暗环境下进行测量，但与此同时，又伴随着从仪器标尺读取动镜位置读数的困难。
另外，实验者在光线较暗的环境中，一边朝一个方向旋转微调手轮，一边定睛地计数观察屏上干涉条纹的变化个数，极易使眼睛疲劳，导致少记或多记条纹数量；每计数一定数量的条纹，就要从主标尺、读数窗及微调手轮三处读取动镜在导轨上的位置，所以读数比较麻烦；读数后再次旋转微调手轮时易旋错方向，代入回程误差；由于环境光强较暗，学生读数时常用手机照亮标尺，不仅导致实验过程繁琐，而且不同实验台之间相互影响。
鉴于以上测量过程中遇到的问题，我们研制了自动测量与显示动镜位移和记数干涉条纹数量于一体的迈克尔逊干涉仪自动测量系统，并把它应用到实验教学中。
1.迈克尔逊干涉仪测量氦氖激光波长原理实验原理如图1所示。
来自光源 S 的扩展激光束入射到分光板 G1 上，由于光束在涂有半透膜的分光板G1上产生反射和透射后，分成互相垂直且强度相等的两束光（1）和（2），这两束光分别射向互相垂直的移动镜 M1和参考镜M2, G1与 M1、M2的夹角均为45°，经过 M1、M2反射后，又汇于分光板 G1，最后朝着屏 E 的方向射出，在屏 E 上，我们可以观察到清晰的干涉条纹。
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。
迈克尔逊干涉仪用途
迈克尔逊干涉仪用途迈克尔逊干涉仪是一种光学仪器，用于测量干涉现象以及测量光速、介质折射率等光学参数。
它由美国物理学家阿尔伯特·迈克尔逊于1881年发明，是一种基于干涉现象的实验装置。
迈克尔逊干涉仪主要由光源、反射镜、半透镜、反射镜等光学元件组成。
迈克尔逊干涉仪的主要用途是测量光速。
根据迈克尔逊干涉仪的原理，当具有一定相位差的两束光经过半透镜射到分束器上后，会被分成两束互相垂直并发生干涉的光束。
如果其中一束光经过微小的长度差，例如由于地球的自转导致测量方向的光程差发生变化，就会导致干涉环的移动。
通过观察干涉环的移动情况，可以计算出由于光速变化引起的干涉环的移动量，并进而计算出光速的值。
迈克尔逊干涉仪还可以用于测量介质的折射率。
在测量过程中，可以将待测介质放置在其中一条光束的路径上。
根据杨氏双缝干涉的原理，通过观察干涉环的移动情况，可以推导出介质的折射率。
此外，迈克尔逊干涉仪还可以应用于光学元件的质量检验和表面形貌的测量。
通过观察干涉图案的变化，可以分析光学元件的表面形貌和光学性能。
例如，在制造反射镜时，可以使用迈克尔逊干涉仪检测反射镜的表面平整度和波前畸变，从而保证反射镜在光学系统中的性能。
此外，迈克尔逊干涉仪还广泛应用于科学研究领域。
例如，迈克尔逊干涉仪可以用于测量微小物体的长度、密度等物理参数，也可以用于测量光学元件的厚度和介质的分布情况。
迈克尔逊干涉仪还可以用于研究光的相干性和干涉现象，以及进行光学实验和教学。
值得一提的是，迈克尔逊干涉仪在20世纪初被用于测量爆炸引起的空气震荡的波长和频率，以及测量大气密度和声速的变化。
这些测量对于了解爆炸物的特性和爆炸波在大气中的传播具有重要意义。
综上所述，迈克尔逊干涉仪主要用于测量光速、介质折射率和光学元件的质量检验，也被广泛应用于科学研究、教学和光学实验等领域。
它的应用范围十分广泛，对于研究光学现象和测量光学参数具有重要的意义。
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。
迈克尔逊干涉仪原理的应用
迈克尔逊干涉仪原理的应用1. 什么是迈克尔逊干涉仪迈克尔逊干涉仪是一种实验仪器，用于测量光的相位差。
它由美国物理学家阿尔伯特·迈克尔逊在1887年发明，因而得名。
这种仪器利用光的干涉现象，通过观察干涉条纹的变化来测量光的相位差。
迈克尔逊干涉仪被广泛应用于光学测量、干涉光谱等领域。
2. 迈克尔逊干涉仪的工作原理迈克尔逊干涉仪的工作原理基于光的干涉现象。
它由一个光源、一个分束器、两个反射镜、一个合束器和一个接收器组成。
1.光源：迈克尔逊干涉仪通常使用激光作为光源，因为激光有良好的相干性。
2.分束器：分束器是一个半透明的镜片，它将光源发出的光束分成两束等强度的光束。
3.反射镜：迈克尔逊干涉仪有两个反射镜，分别被称为平面镜和倾斜镜。
平面镜将光束反射回分束器，而倾斜镜将光束反射到待测物体上。
4.合束器：合束器将待测物体上反射的光束和从分束器反射回来的光束重新合并到一起。
5.接收器：接收器用于检测合并后的光束的强度变化，通常使用光电二极管或干涉仪接收器。
通过调整倾斜镜的位置，可以改变光束在待测物体上的路径长度，从而观察到干涉条纹的变化。
3. 迈克尔逊干涉仪的应用迈克尔逊干涉仪在科学研究和工程领域有着广泛的应用。
3.1 光学测量迈克尔逊干涉仪可以用于测量光波的相位差，进而测量物体的表面形貌、折射率等参数。
通过分析干涉条纹的变化，可以实现亚微米级的测量精度。
3.2 光学干涉光谱迈克尔逊干涉仪可以用于测量光的频率和光谱分辨率。
通过调节倾斜镜的位置，改变光程差，可以观察到干涉条纹的移动。
根据干涉条纹的移动来计算光的频率和光谱宽度。
3.3 光学通信迈克尔逊干涉仪可以用于光信号的调制和解调。
通过调节倾斜镜的位置，控制光的相位差，实现光信号的调制。
同时，迈克尔逊干涉仪也可以用于解调接收到的光信号。
3.4 光学传感迈克尔逊干涉仪可以用于光学传感器的设计。
通过将待测物体放置在干涉仪的测量光路中，利用干涉条纹的变化来测量物体的参数，如温度、压力、应力等。
迈克尔逊干涉仪的应用
2
测
2 di 100
di 50
【实验内容】
(nm)
1.调微调鼓轮，观察干涉条纹“涌出”或“陷入”；
2.记录初读值 记录
d 0 ，转动微调鼓轮，每当“涌出”或“陷入”50个条纹
d i ，记录7组数据。 读数 L m n
•
(mm)
L : 主尺导轨侧面。1mm. m : 读数窗口。 102 mm.
3.计算波长
测 、百分误差
。
（1）波长：
测
2d 100
d 50
(nm)
其中：
d 1 6
6 i1
di
（2）百分误差：
测 理 100% 理
其中： 理 632.8nm
Lmn 估 读
n : 微调鼓轮。 104 mm. 最后再估读一位。
涌出或陷入 条纹数
0 50 100 150 200 250 300 350
di (mm)
d0 d50 d100 d150 d200 d250
d300 d350
环存差取
k=100
di di100 di
(mm)
d100 d0 d150 d50 d200 d100 d250 d150 d300 d200 d350 d250
2 的距离，视场中心就会向外“涌出”或向中心“陷入”一个干涉环纹，
因
N 此，视场中明条纹移动的数目
i与
di
Ni
2
M1 移动距离 d i 的关系是：
已知d和N,求波长
2di
Ni
(nm)
例如： 及
则
di
Ni
2
di100 Ni100 2
di di100 di
实验中如何利用迈克尔逊干涉仪测量波长
实验中如何利用迈克尔逊干涉仪测量波长迈克尔逊干涉仪是一种精密的光学仪器，它可以用来测量光的波长。
在实验中，我们可以利用迈克尔逊干涉仪进行波长的测量。
下面将介绍如何使用迈克尔逊干涉仪进行测量。
一、实验原理迈克尔逊干涉仪的原理基于干涉现象。
当两束光线相遇时，会产生干涉现象，干涉结果取决于两束光线的相位差。
迈克尔逊干涉仪利用分束镜将光线分成两束，然后通过反射后再次汇聚在一起。
当两束光线的光程差为波长的整数倍时，会出现干涉加强的现象。
二、实验步骤1. 准备工作a. 将迈克尔逊干涉仪放置在平稳的台面上，并调整好仪器的位置。
b. 连接光源和暗箱，确保光线的稳定和准直。
c. 调整迈克尔逊干涉仪的镜子，使得两束光线重合在同一点上。
2. 调整干涉仪a. 调节分束镜，使得两束光线均匀地进入迈克尔逊干涉仪的两个臂。
b. 通过调节反射镜的位置，使得两束光线反射后再次汇聚在一起。
c. 调节干涉仪的干涉条纹，使得条纹清晰可见。
3. 测量波长a. 将待测光线引入迈克尔逊干涉仪中。
b. 通过调节反射镜的位置，使得干涉仪的干涉条纹移动一个完整的周期。
c. 测量反射镜平移的距离，并记录下来。
d. 根据已知的光程差计算出波长的值。
三、实验注意事项1. 实验环境应尽量保持稳定，避免光源或干涉仪的位置移动。
2. 测量时要保持精确，使用精密的测量仪器进行测量。
3. 要注意光源的稳定性和准直性，确保光线的质量。
四、实验结果分析根据测得的光程差和已知的光程差计算出的波长值，可以比较两者的差异。
如果实验结果与已知值较为接近，说明实验结果比较准确。
五、实验应用利用迈克尔逊干涉仪测量波长的方法可以广泛应用于科学研究领域，如物理学、光学以及材料科学等。
同时，该方法的精确性和准确性也使得它成为工业生产中常用的测量手段。
总结：通过迈克尔逊干涉仪测量波长是一种常用的方法，可以实现对光的波长进行准确测量。
在实验中，我们需要根据实验原理进行仔细调整和操作。
同时，实验结果的分析与实际应用也是不可忽视的。
迈克尔逊干涉仪的调整与应用简洁修正版
迈克尔逊干涉仪的 调整与应用
桂林电子科技大学 物理实验中心
迈克尔逊在工作
美籍德国人 （1852-1931）（A.A.Michelson）
迈克尔逊干涉仪是美
国物理学家迈克尔逊于 1881年设计的一种精密光 学仪器，用以进行光谱学 和度量学的研究，并精确 测出光速 。迈克尔逊与莫
雷曾用此仪器做了非常著 名的迈克尔逊—莫雷实验， 可以说它是狭义相对论的 实验基础，为物理学的发 展做出了重要贡献。由于 在光谱学和度量学方面的 贡献，迈克尔逊于1907年 获得诺贝尔物理学奖。
第一代： X射线CT 射线CT－工业CT
第二代： NMR CT－核磁共振成象
第三代： 光学相干CT－OCT
微米量级的空间分辨率
实验装置－光纤化的迈克尔逊干涉仪
光源
反 射
镜
探
光纤耦合器
测
器
电子学系统
样 品 光纤聚焦器
计算机
应用
生物 医学 材料科学 ·····
大葱表皮的 OCT 图像
实际样品大小为10mm×4mm，图中横向分 辨率约为20μm 纵向分辨率约为25μm
三. 迈克尔逊干涉仪的主要特性
两相干光束在空间完全分开，并可用移动反射镜 或在光路中加入介质片的方法改变两光束的光程差.
M'2 M1
d
d
移动反射镜
d N
2
M1
移
干涉
G1
G2
M2
动 距
离
条纹 移动 数目
测量透明薄片的折射率（厚度）
M'2 M1
d
光程差 Δ 2d
插入介质片后光程差
n M2 Δ' 2d 2(n 1)t
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迈克尔逊干涉仪是一种常见的光学仪器，它基于干涉现象，能够精确测量光的波长和长度。
这个仪器的原理和应用领域非常广泛，涉及到光学、物理学、精密测量等领域。
迈克尔逊干涉仪的原理非常简单，它由一个光源、半反射镜、全反射镜和光探测器组成。
光源发出一束光，经过半反射镜后分成两束光，一束光传播向全反射镜，另一束光则向另一个方向传播。
这两束光分别在全反射镜上反射后再次合并在一起。
当两束光重新相遇时，它们会产生干涉现象。
光的波长和全反射镜和光源之间的距离会影响干涉程度，从而可以通过测量干涉程度来得到光的波长和长度。
迈克尔逊干涉仪的应用非常广泛。
首先，它可以用来测量光的波长。
通过调整全反射镜和光源之间的距离，可以精确测量光的波长。
这对于光学研究和应用非常重要，可以帮助人们更好地理解和利用光的性质。
此外，迈克尔逊干涉仪还可以用来测量物体的长度。
在迈克尔逊干涉仪中，当全反射镜和光源之间的距离发生微小改变时，干涉程度也会发生变化。
通过测量干涉程度的变化，可以精确测量物体的长度。
这对于精密测量和精密加工技术非常重要，可以帮助人们制造更精确的产品。
除了上述应用之外，迈克尔逊干涉仪还可以用于其他领域。
例如，它可以用于测量光学元件的透明度和折射率。
通过调整全反射镜和光源之间的距离，可以测量光通过光学元件后的干涉程度，从而得到透明度和折射率的信息。
此外，迈克尔逊干涉仪还可以用于测量空气中的压力和湿度。
当光通过空气时，其折射率会受到压力和湿度的影响。
通过测量光的干涉程度，可以反推出空气中的压力和湿度。
这对于气象学和大气科学研究非常重要。
总之，迈克尔逊干涉仪是一种非常重要的光学仪器，它的原理和应用非常广泛。
通过测量干涉程度，可以精确测量光的波长和物体的长度。
此外，它还可以用于测量光学元件的透明度和折射率，以及空气中的压力和湿度。
这些应用对于光学研究、精密测量和科学研究都具有重要意义。
迈克尔逊干涉仪实验
迈克尔逊干涉仪实验迈克尔逊干涉仪实验的详细解读及其应用引言物理学中的实验是理论验证和探索科学规律的重要手段，而迈克尔逊干涉仪实验是一种经典的实验，在光学领域具有重要的应用。
本文将从定律到实验准备以及过程，详细解读迈克尔逊干涉仪实验，并探讨实验的应用以及在其他专业性角度的研究。
定律迈克尔逊干涉仪实验是基于光的干涉定律，该定律描述了当两束光波相遇时，它们的相对相位引起干涉图案的形成。
光的干涉过程可以通过两条路径（光程）中的相位差确定，其干涉效应可以通过干涉图案的明暗交替来观察到。
实验准备进行迈克尔逊干涉仪实验需要以下仪器和器材：1. 迈克尔逊干涉仪：迈克尔逊干涉仪由一个光源、一个半透明镜、两个平行的反射镜和一个接收屏幕组成。
光源可以是激光或单色光源，反射镜要求高反射率。
2. 平行光平台：用于确保光源的发出的光为平行光。
3. 光源调节器：常用的光源调节器有偏振片、ND滤光片等，用于控制光源的亮度和偏振。
4. 接收屏幕：用于接收干涉图案，可以是透明屏幕或摄像机。
实验过程1. 实验设置：将反射镜安装到迈克尔逊干涉仪上，确保光源斜射到半透明镜上，并将接收屏幕放置在相对的方向上。
确保干涉仪周围环境的光线尽可能暗，并避免震动和空气流动。
2. 初始调节：通过移动反射镜，使得两束光线从半透明镜上发出并反射到两个反射镜上，反射后再汇聚到半透明镜上。
移动反射镜，直到观察到干涉图案。
3. 干涉图案观察：通过调整反射镜的位置，可以改变光束的光程差，从而改变干涉图案的明暗。
观察干涉图案的变化并记录。
4. 相位差测量：通过微调反射镜，使得干涉图案上的某一暗纹达到最亮，然后观察需要移动反射镜的距离。
通过光的相位差公式，即可计算出暗纹所对应的相位差。
实验应用1. 测量光速：通过测量干涉图案上移动反射镜所需的距离和给定光源的波长，可以通过光速公式计算出光的速度。
2. 曲率测量：通过对不同曲率的反射面进行干涉实验，可以测量反射面的曲率半径和形状，进而研究光学元件的表面形貌。
迈克尔逊干涉仪应用功能的扩展
迈克尔逊干涉仪应用功能的扩展
马克尔逊干涉仪是一种高精度和高复杂性的仪器，它的主要应用用途是测量准确的欧式光纤信号传播延迟，它能够实现光缆故障检测和定位，在时域及精密量测领域有很高的可靠性和精度。
它同时具有自动故障检测、校正量测操作、安全实验和自动分析等强大功能，在提高实验室水平、满足科研需求方面，十分适用。
随着技术发展，马克尔逊干涉仪的功能也不断扩展，鞍形光干涉实验功能可以用来测试和评定介质的薄度和透明度，由此可以大大提高测量和精度。
它还具有对模式散射光源的测量和分析功能，这能够准确测量模式散射光源的光束屈折率和焦距，提高了系统抗干扰性能，提高了测量精度和可靠性，并且可以方便测量时延、幅值、相位等精密参数。
马克尔逊干涉仪的量测功能不断扩充，例如，可以用来测量液体的密度、反射率和折射率等参数，以确保定量检测的精确性。
马克尔逊干涉仪以高精度、高稳定性及先进的技术实现绝对性的数据测量，被广泛应用于物理、电子、制冷、测绘等行业，成为获得先进物理测量结果的主要手段，扩展了实验和测量技术领域的研究范围，深受研究人员及各行各业的青睐。
迈克尔逊干涉原理的应用
迈克尔逊干涉原理的应用概述迈克尔逊干涉原理是一种基于干涉现象的测量方法，由美国物理学家阿尔伯特·迈克尔逊于1887年提出。
它利用干涉的原理，通过比较两束光的相位差来测量光的波长、光速、折射率等物理量。
迈克尔逊干涉原理被广泛应用于光学测量、激光技术、天文学等领域。
应用领域迈克尔逊干涉原理的应用非常广泛，下面将介绍其中几个常见的领域。
光学测量迈克尔逊干涉原理在光学测量中扮演着重要的角色。
通过利用迈克尔逊干涉仪测量光的干涉现象，可以精确测量光的波长、相速度和折射率等参数。
对于光学元件的质量控制、光学材料的研究等领域有着重要的应用。
激光技术激光技术是迈克尔逊干涉原理的重要应用之一。
利用迈克尔逊干涉仪可以精确测量激光器输出的波长和功率稳定性。
这对于激光器的设计、优化和校准都有着重要的意义。
激光干涉仪也被广泛应用于激光干涉测量、激光干涉光栅的制造等领域。
天文学迈克尔逊干涉仪是天文学研究中常用的仪器之一。
利用迈克尔逊干涉原理可以观测天体的形态、温度和速度分布等信息。
通过观测星际物体的干涉图案变化，可以推测出天体的性质和结构。
天文学家们通过迈克尔逊干涉仪的观测结果，得到了一系列重要的天文学发现。
光纤传感迈克尔逊干涉原理广泛应用于光纤传感系统中。
在光纤传感系统中，迈克尔逊干涉仪可以用来测量光纤的长度、应力、温度等物理量。
通过监测干涉图案的变化，可以获得被测物理量的信息。
光纤传感在工业监测、航天航空、油气开采等领域有着广泛的应用。
优势和局限性迈克尔逊干涉原理作为一种测量方法，具有一些优势和局限性需要注意。
优势迈克尔逊干涉原理具有以下几个优点： - 高测量精度：利用干涉的原理，迈克尔逊干涉仪可以实现非常高的测量精度。
这使得它成为精密测量以及科学研究中不可或缺的工具。
- 高温、高压条件下的测量：迈克尔逊干涉仪可以适应高温、高压等恶劣条件下的测量需求，同时保持较高的稳定性和精度。
- 非接触测量：迈克尔逊干涉仪可以实现非接触式测量，对被测物体不会产生损伤，适用于对材料的非破坏性检测。
实验报告 迈克尔逊干涉及技术应用
实验28 迈克尔逊干涉及技术应用【仪器设备】迈克尔逊干涉仪（PASCO-OS9255A ）,激光器等。
【原理概述】1、结构与光路干涉仪结构如图1，Beam Splitter 和Compensator Plate 是两块折射率和厚度都相同的平行平面玻璃板，分别称为分光镜和补偿镜。
分光镜的背面镀了一层半反射膜。
从激光源来的光线在这里分为强度相等的反射光和投射光，反射光射向Adjustable Mirror 透镜（M2），折射光射向Movable Mirror 透镜（M1）。
反射光经M2反射后再透过分光镜，投射在观察屏上，折射光经M1反射后再经分光镜反射投射到观察屏，投射至观察屏的两束光线都是分自同一光线，所以是相干的，可以产生干涉条纹。
这就是等倾干涉条纹。
图1 迈克尔逊干涉仪光程差计算：如图2，M 2′是平面镜 M 2 对分光镜半反射膜所成虚象，两相干光束 1、2好象是从 M 1和 M 2′构成的虚平行平板（虚空气层）上下表面反射。
因此光程差为：θθθθcos 2sin )tan 2(cos 2(h h hAE BC AB =-=-+=∆）（1）即： θc o s2h =∆ 其中θ是光线在镜面M 1（或M 2′）上的入射角或反射角，h 为M1镜和M2’镜之间的距离。
2、 干涉条纹迈克尔逊干涉仪的干涉条纹与M 1和M 2′构成的虚平行板产生的干涉条纹一样，M 2后有螺钉，用来调节方位。
调节M 1和M 2′精确地平行，就会看到等倾干涉圆环条纹。
补偿镜的作用是在平面反射镜M 1和M 2距分光镜半反射膜中心的距离相等时，使由M 1和M 2’反射回来的两束光有相等的光程，即两者均三次通过厚度和折射率均相同的平板玻璃。
只要两相关光束的几何程为零，对各种波长的光程差（不包括位相跃变的附加程差）均同样为零。
【实验内容一：用迈克尔逊干涉仪测量波长】M1和M2’平行时，出现等顷干涉圆环，M1每移动半个波长距离，视场中心就会出现（h 增大时）或消失（h 减小时）一个圆环，视场中心冒出或湮灭的圆环数目N 和M1镜移动距离l 之间的关系为：2/λN l = （2）于是可以利用标准长度，通过M1移动某标准长度l ，读出干涉条纹变动数N ，由（2）可以测得光源波长。
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。
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di
，记录7组数据。 组数据。 记录 组数据
读数 = L + m + n
L : m : n:
主尺导轨侧面。 主尺导轨侧面。1mm. 读数窗口。 读数窗口。 微调鼓轮。 微调鼓轮。
L
(m m ) m n
估 读
1 0 2 m m .
10
4
mm.
最后再估读一位。 最后再估读一位。
涌出或陷入 条纹数
di
(m m )
迈克尔逊干涉仪的应用
【实验目的】 实验目的】 1.了解迈克尔逊干涉仪的原理并掌握调节方法； 了解迈克尔逊干涉仪的原理并掌握调节方法； 了解迈克尔逊干涉仪的原理并掌握调节方法 2.观察点光源产生的干涉条纹； 观察点光源产生的干涉条纹； 观察点光源产生的干涉条纹 3.测定 测定He-Ne激光的波长。 激光的波长。 测定 激光的波长 【实验仪器】 实验仪器】 迈克尔逊干涉仪、He-Ne激光器及电源、扩束镜、毛玻璃屏等。 迈克尔逊干涉仪、 激光器及电源、扩束镜、毛玻璃屏等。 激光器及电源 【实验原理】 实验原理】
d
s
M1 M′ 2
1
移动反射镜 像 固定反射镜
L
G1
2
G2
激光器
扩束镜 毛玻璃屏
E
M2
s:
G1 :
He-Ne激光器； 激光器； 激光器
L:
扩束镜； 扩束镜；
分光板：将一束光分成两束， 是反射光 是反射光， 是透射光 是透射光。 分光板：将一束光分成两束，1是反射光，2是透射光。 补偿板：起补偿光程作用。 补偿板：起补偿光程作用。
环存差取
△d i = d i +100 d i
△k=100
(m m )
d100 d 0 = d150 d 50 = d 200 d100 = d 250 d150 = d 300 d 200 = d 350 d 250 =
0 50 100 150 200 250 300 350
d0 = d 50 = d 100 = d 150 = d 200 =
d 250 = d 300 = d 350 =
3.计算波长 计算波长
λ测
、百分误差
ε
。
（1）波长： ）波长：
λ测
其中： 其中：
2△ d △d = = 100 50
6
(nm )
1 △d = 6
∑
i =1
△di
（2）百分误差： ）百分误差：
其中： 其中：
λ测 λ理 × 100% ε = λ理 λ 理 = 6 3 2 .8 n m
λ
2
= 100
λ
2
λ测
【实验内容】 实验内容】
2△ d i △di = = 100 50
d0
(nm )
1.调微调鼓轮，观察干涉条纹“涌出”或“陷入”； 调微调鼓轮，观察干涉条纹“涌出” 调微调鼓轮 陷入” 2.记录初读值 记录初读值 记录 ，转动微调鼓轮，每当“涌出”或“陷入”50个条纹 转动微调鼓轮，每当“涌出” 陷入” 个条纹
此，视场中明条纹移动的数目
Ni
i
di = N
λ
与
M
1
移动距离
di
的关系是： 的关系是：
2
已知d和 求波长 已知 和N,求波长
λ
(nm )
2di λ = Ni
例如： 例如：
3;100 = N i +100
λ
2
△ d i = d i +100 d i = ( N i +100 N i )
G2 :
M1 :
G1 // G2
固定反射镜。 固定反射镜。
可移动反射镜； 可移动反射镜；
M2 :
M1 ⊥ M 2
调节可移动的
M1 // M′ 2
M1
，视场中的干涉条纹将发生变化， 视场中的干涉条纹将发生变化，
λ 2
因
M1
每移动
的距离，视场中心就会向外“涌出”或向中心“陷入”一个干涉环纹， 的距离，视场中心就会向外“涌出”或向中心“陷入”一个干涉环纹，