迈克耳孙干涉仪
迈克尔逊干涉仪实验报告
迈克尔逊干涉仪实验报告一、实验目的1、了解迈克尔逊干涉仪的结构和工作原理。
2、观察等倾干涉和等厚干涉条纹，加深对干涉现象的理解。
3、学会使用迈克尔逊干涉仪测量光波的波长。
二、实验原理迈克尔逊干涉仪是一种分振幅双光束干涉仪，其光路图如下图所示：此处可插入迈克尔逊干涉仪光路图光源 S 发出的光经过分光板 G1 分成两束光，一束光反射后到达反射镜 M1，另一束光透射后到达反射镜 M2。
两束光分别被 M1 和 M2反射后，再次回到分光板 G1，并在观察屏 E 处相遇发生干涉。
当 M1 和 M2 严格垂直时，观察到的是等倾干涉条纹。
此时，两束光的光程差为：＄＼Delta ＝ 2d\cos\theta$其中，d 为 M1 和 M2 之间的距离，θ 为入射光与 M1 或 M2 法线的夹角。
当光程差满足：＄＼Delta ＝ k\lambda$ （k 为整数）时，出现亮条纹；当光程差满足：＄＼Delta ＝（k ＋＼frac{1}｛2}）＼lambda$时，出现暗条纹。
当 M1 和 M2 不严格垂直时，观察到的是等厚干涉条纹。
此时，两束光的光程差主要取决于 M1 和 M2 之间的距离变化。
三、实验仪器迈克尔逊干涉仪、HeNe 激光器、扩束镜、毛玻璃屏等。
四、实验步骤1、仪器调节调节迈克尔逊干涉仪的底座水平，使干涉仪处于水平状态。
调节 M1 和 M2 背后的三个微调螺丝，使 M1 和 M2 大致垂直。
打开 HeNe 激光器，使激光束经过扩束镜后均匀地照射在分光板G1 上，并在毛玻璃屏上看到清晰的光斑。
调节 M1 或 M2 的位置，使屏上出现圆形的等倾干涉条纹。
2、观察等倾干涉条纹仔细调节 M1 或 M2 的位置，使干涉条纹清晰、对比度高。
观察条纹的形状、疏密和级次分布，记录条纹的变化情况。
3、测量光波波长沿某一方向缓慢移动 M1，观察条纹的“冒出”或“缩进”现象，并记录条纹变化的条数 N 和 M1 移动的距离Δd。
(整理)迈克尔逊干涉仪器介绍
迈克尔逊干涉仪调整和应用仪器一．实验装置组成迈克尔逊干涉仪（WSM100/200型）、多束光纤激光源（HNL-55700，He-Ne）、WAN-12B 型数显空气折射率测量仪、观察屏。
二．仪器主要用途(迈克尔逊干涉仪（WSM100/200型）)1．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；2．测定光源和滤光片相干长度、配发布里——珀罗系统观察多光束干涉现象，配条纹计数器标准毫米刻尺等。
3．附加适当装置，还可以扩大实验范围（如演示偏振光的干涉、测量压电陶瓷静态特性等）。
三．仪器主要技术参数和规格迈克尔逊干涉仪（WSM100/200型）1．移动镜行程：WSM-100型100mm WSM-200型200mm2．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．导轨直线性误差：WSM-100型±16" WSM-200型±24"5．分光板、补偿板平面度：λ/30。
多束光纤激光源（HNL-55700，He-Ne）1．波长：632.80nm2．工作电流：10mA±10%3．4．输出功率：大于10mW5．6．工作电压：220V±10%7．8．额定功率：50HzWAN-12B型数显空气折射率测量仪1．2．输入电压：220V 50HZ3．测量范围：0~0.12Mpa（与大气压差）4．仪器精度：2.5%四．使用注意事项1．激光属强光，会灼伤眼睛，注意不要让激光直接照射眼睛。
2．光纤为传光介质，可弯曲，但不可折压。
3．调整迈克尔逊干涉仪的反射镜时，须轻柔操作，不能把螺钉拧的过紧或过松。
4．工作时切勿震动桌子与仪器，测量中一旦发生震动，使干涉仪跳动，必须重新测量。
5．数条纹变化时，应细致耐心，切勿急躁。
《迈克尔逊干涉仪》课件
提高测量精度的措施
使用高精度仪器
选择加工精度高、装配精度高的迈克 尔逊干涉仪，能够减少仪器本身带来 的误差。
细致调整
在实验前对迈克尔逊干涉仪进行细致 的调整，确保干涉条纹完全对齐，以 减小调整误差的影响。
控制环境因素
尽可能在恒温、无气流和振动的环境 中进行实验，以减小环境因素对实验 结果的影响。
重复测量
等方面将更加智能化和自动化。
03
多功能化与拓展应用
未来迈克尔逊干涉仪将进一步拓展应用领域，不仅局限于光学和物理学
，还将应用于化学、生物学等领域，实现更多功能和应用。
THANKS
感谢观看
折射率测量
迈克尔逊干涉仪可以用于测量介质的 折射率，这对于光学玻璃、晶体等材 料的检测和表征具有重要意义。通过 干涉仪测量折射率，可以获得高精度 的结果。
光学玻璃的检测
光学玻璃的折射率
迈克尔逊干涉仪可以用于检测光学玻璃的折射率，这对于光学仪器的制造和校准具有关键作用。通过干涉仪测量 折射率，可以确保光学元件的性能和精度。
光学玻璃的均匀性
迈克尔逊干涉仪还可以用于检测光学玻璃的均匀性，即检查玻璃内部是否存在杂质或气泡。通过观察干涉条纹的 变化，可以判断玻璃的质量和加工工艺。
物理实验中的重要工具
基础物理实验
迈克尔逊干涉仪是许多基础物理实验的重要工具，如光速的测量、光的波动性研究等。通过使用迈克 尔逊干涉仪，学生可以深入理解光的干涉原理和波动性质。
暗物质与暗能量研究
迈克尔逊干涉仪可以用于寻找暗物质和暗能量的线索，帮助解决宇宙 学中的重大问题。
迈克尔逊干涉仪在技术领域的应用前景
1 2 3
量子信息技术
迈克尔逊干涉仪是量子通信和量子计算中的关键 组件，对于量子密钥分发和量子纠缠态的制备具 有重要意义。
迈克尔逊干涉仪
➢ 数条纹变化数目过程中，若因震动出现条纹抖动 难以辨认时，应暂停数条纹数，待稳定后再继续 数。
问题讨论
1、本实验是用什么方法处理数据的？此法 有何优点？
答：是用逐差法处理数据的。优点为：可 以充分利用数据，体现出多次测量的优点， 减小了测量误差。
问题讨论
i0
级次K越大。
圆心处，i 0
2d
K 2d
光程差的改变
两相干光束在空间完全分开，可用移动反射镜的方法改变两 光束的光程差.
M'2 M1
d
d
移动反射镜
d K
2
M1
移
干涉
G1
G2
M2
动 距
离
条纹 移动 数目
等倾干涉圆环的特点
2、随距离d增大，条纹变密
K级明纹： 2d cosik K K+1级明纹： 2d cosik1 (K 1)
当光源是扩展光源时，不论是 等倾干涉还是等厚干涉，所产 生的干涉条纹都有一定位置，
这些干涉称为定域干涉。
当光源是点光源时，凡是两束光相 遇处都可看到干涉条纹，这些干涉
称为非定域干涉。
点光源产生的非定 S1 域干涉计算示意图
i
S2
d
M1
M2'
S
G1
G2
RA O
E
光程差为：
2d S A S A
1
问题讨论
4、调节非定域干涉条纹时，若观察到的条 纹又细又密是何原因？如何调节使条纹 变得又粗又稀？
5、简述本实验所用干涉仪的读数方法。 6、怎样利用干涉条纹的“涌出”和“陷入”
来测定光波的波长？
干涉条纹
迈克尔逊干涉仪.
L2
R2
1Leabharlann 2Ld d 2 L2 R2
1 16L2d 2 8 L2 R2
2Ld L2 R2
1
dR2
L( L2
R
2
)
由上图的三角关系，上式可改写为
2d (cos ) 1
d L
sin
1)
2
,
干涉减弱
获得相干光光源的两种常见方法
1.分波阵面法：从同一波阵面上获取对等的两 部分作为子光源成为相干光源；如杨氏实验等。
2.分振幅法：当一束光投射到两种介质的分界 面时，它的所有的反射光线或所有的透射光线会 聚在一起时即可发生相干；如薄膜干涉等。
三 实验原理
1. 仪器结构
反射镜 M1
二 预备知识
相干条件：两束光满足频率相同，振动方向相 同，相位差恒定时即可成为相干光源。
这时的光强应表达为：
I I1 I2 2 I1I2 cos(20 10 )
令
20 10
2k
干涉加强
20 10 (2k 1) 干涉减弱
光程：光波实际传播的路径与折射率的乘积。
强度足够大的
点光源。
S
θ
S2
d
M1
M2'
G1
G2
M2
L
RA O
E
由S1S2到屏上任一点A，两光线的光程差为
s2 A s1A
(L 2d )2 R2 L2 R2
L2 R2
4Ld 4d 2
迈克尔逊干涉仪
实验原理
4.点光源产生的非定域干涉条纹的形成
从光学角度看，E处的干涉图样和 M 1 M 2 间空气薄膜所产生的干涉图样是同样的。 如图，点光源经M1、M2反射后，相当于 两个虚光源，它们发出的球面波在相遇空 间处处相干，等光程面是一组旋转双曲面， 干涉条纹就是旋转双曲面与观察屏相交而 得的曲线，因在光场中任何位置都可看到 条纹，故叫做非定域干涉。
M'2 M1
移动反射镜
d
d
d k
M 移 1
动 距 离
2Βιβλιοθήκη G1G2M2
干涉条 纹移动 数目
干涉条纹的移动
当 M1与 M 2之间距离变大时 ， 圆形干涉条纹从中心一个个长出, 并 向外扩张, 干涉条纹变密; 距离变小 时，圆形干涉条纹一个个向中心缩进, 干涉条纹变稀 .
M'2 M1
光程差
实验原理
3. 扩展光源产生的定域干涉条纹
当M1、M2‘平行时将产生等倾干涉。 光束（1）和光束（2）的光程差为 2d cos i i为光线的入射角，d为空气层的厚度。 当 2d cos i k 时可以看到亮条纹。空气薄层厚度d一定时，入射角越小， 及越靠近中心，圆环条纹的级数k越高。并且移动M1（即d 发 生变化）时，中心处条纹级数随之变化，可观察到条纹由中 心“冒出”或“缩入”，而每当中心处“冒出”或“缩入” 一个条纹，d就增加或减少λ/2，即M1就移动了λ/2。 Δd=Nλ，由此可根据M1移动的距离Δd及条纹级数改变的次 数Ｎ，来测出入射光的波长。
实验现象
M1
M1
M2
'
M2 '
M 2 与 M1
重合
'
M2 '
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
动镜移动精度(微调)：0.0004mm动镜移动精度(粗调)：0.01mm
动镜移动距离(微调)：1mm动镜移动距离(粗调)：12mm
分束板和补偿板平面度：≤1/20λ激光输出功率：0.8-1mW
仪器成套性
迈克尔逊干涉仪主机、He-Ne激光器、一维可调升降底座等
可选附件
低压钠灯、白光源、法布里珀罗标准具、气室部件(气室、压力表、压气球)
大调距反光镜
迈克尔逊干涉仪的使用注意：
干涉仪是精密光学仪器，使用中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。测量时还要认真做到：
1.在调整反射镜背后粗调螺钉时，不可旋得太紧，用来防止镜面的变形，先要把微调螺钉调在中间位置，以便能在两个方向上作微调，一定要轻、慢，决不允许强扳硬扭。
大调距反光镜
包括：法布里-珀罗多光束系统
（3）产品型号：WSM-200
产品特点：动镜定镜二维调节，演示和观察干涉现象,
动镜范围200mm
测定单色光波长，最小读数0.0001mm
大调距反光镜
（4）产品型号：WSM-100
产品特点：动镜定镜二维调节，演示和观察干涉现象,
动镜范围100mm
测定单色光波长，最小读数0.0001mm
经M2反射的光三次穿过分光板，而经M1反射的光通过分光板只一次。补偿板的设置是为了消除这种不对称。在使用单色光源时，可以利用空气光程来补偿，不一定要补偿板；但在复色光源时，由于玻璃和空气的色散不同，补偿板则是不可或缺的。
应用：
主要用于长度和折射率的测量，在近代物理和近代计量技术中，如在光谱线精细结构的研究和用光波标定标准米尺等实验中都有着重要的应用。
迈克尔逊干涉仪
迈克尔逊干涉仪迈克尔逊干涉仪是利用干涉条纹精确测定长度或长度改变的仪器.它是迈克尔逊在1881年设计成功的。
迈克尔逊和莫雷应用该仪器进行了测定以太风的著名实验.后人根据此种干涉仪研制出各种具有实用价值的干涉仪。
预备知识⏹光程：光波实际传播的路径与折射率的乘积，⏹光程差：，在杨氏干涉的例子里，它的光程差就可以表示为⏹光程差与相位差的变换关系为：⏹相干条件：两束光满足频率相同，振动方向相同，相位差恒定时即可成为相干光源，这时的光强应表达为：令；对应的位相差为⏹获得相干光光源的两种常见方法1.分波阵面法：从同一波阵面上获取对等的两部分作为子光源成为相干光源；如杨氏实验等。
2.分振幅法：当一束光投射到两种介质的分界面时，它的所有的反射光线或所有的透射光线会聚在一起时即可发生相干；如薄膜干涉等。
⏹迈克尔逊干涉仪的结构和工作原理G2是一面镀上半透半反膜，M1、M2为平面反射镜，M1是固定的，M2和精密丝相连，使其可前后移动，最小读数为10-4mm，可估计到10-5mm, M1和M2后各有几个小螺丝可调节其方位。
当M2和M1’严格平行时，M2移动,表现为等倾干涉的圆环形条纹不断从中心“吐出”或向中心“消失”。
两平面镜之间的“空气间隙”距离增大时，中心就会“吐出”一个个条纹；反之则“吞进”一个个条纹。
M2和M1’不严格平行时，则表现为等厚干涉条纹，M2移动时，条纹不断移过视场中某一标记位置，M2平移距离 d 与条纹移动数N 的关系满足。
迈克尔逊干涉仪示意经M2反射的光三次穿过分光板，而经M1反射的光只通过分光板一次.补偿板就是为了消除这种不对称而设置的.在使用单色光源时，补偿板并非必要，可以利用空气光程来补偿；但在复色光源时，因玻璃和空气的色散不同，补偿板则是不可缺少的。
若要观察白光的干涉条纹，两相干光的光程差要非常小，即两臂基本上完全对称，此时可以看到彩色条纹；若M1或M2稍作倾斜，则可以得到等厚的交线处（d=0）的干涉条纹为中心对称彩色直条纹，中央条纹由于半波损失为暗条纹。
什么是光的干涉仪和迈克尔逊干涉仪
什么是光的干涉仪和迈克尔逊干涉仪？光的干涉是指两束或多束光波相互叠加产生干涉图样的现象。
干涉仪是一种利用光的干涉原理来测量光波的相位差、波长和折射率等参数的光学仪器。
迈克尔逊干涉仪是一种常见的干涉仪，下面我将详细介绍光的干涉仪和迈克尔逊干涉仪的原理和应用。
1. 光的干涉仪的原理：光的干涉仪基于光的干涉现象，通过将光波分为两束或多束，然后使它们相互叠加，形成干涉图样。
干涉图样的特点取决于光波的相位差、波长和光学路径等参数。
常见的光的干涉仪包括：迈克尔逊干涉仪、傅立叶变换干涉仪、薄膜干涉仪等。
它们的原理基于光波的干涉原理和特定的光学元件或结构。
2. 迈克尔逊干涉仪的原理：迈克尔逊干涉仪是一种基于半反射镜和反射镜的光学干涉仪。
它由一个光源、一个半反射镜、两个反射镜和一个干涉图样接收器组成。
迈克尔逊干涉仪的原理是通过将光波分为两束，一束直接反射，另一束经过半反射镜反射后再反射。
这两束光波在干涉图样接收器处相互叠加，形成干涉图样。
通过调整反射镜的位置或角度，可以改变两束光波之间的相位差，从而改变干涉图样的形状和位置。
通过分析干涉图样的变化，可以测量光波的相位差、波长和折射率等参数。
3. 光的干涉仪和迈克尔逊干涉仪的应用：-光的干涉仪广泛应用于光学测量和精密测量中。
例如，通过测量干涉图样的移动或形变，可以测量物体的长度、形状和表面的粗糙度等参数。
-迈克尔逊干涉仪在干涉测量中具有重要的应用。
例如，在激光干涉测量中，迈克尔逊干涉仪可以用于测量物体的位移、形变和振动等参数。
-光的干涉仪还被广泛应用于光学显微镜、激光干涉成像、光纤传感和干涉光谱等领域。
通过利用干涉仪的原理，可以实现高分辨率、高灵敏度和高精度的光学测量和成像。
总之，光的干涉仪是利用光的干涉原理来测量光波的相位差、波长和折射率等参数的光学仪器。
迈克尔逊干涉仪是一种常见的干涉仪，通过半反射镜和反射镜来实现光波的分割和干涉。
深入了解光的干涉仪和迈克尔逊干涉仪的原理和应用，有助于优化光学测量和成像技术，推动光学技术的研究和应用。
迈克尔逊干涉仪
迈克尔逊干涉仪一、实验目的1、了解迈克逊干涉仪的工作原理，并掌握其调整和使用方法2、观察薄膜的等倾和等厚干涉现象二、实验仪器迈克逊干涉仪，钠灯、扩束透镜三、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，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 = h1 - h2Δm = m1- m2式中：Δh — M1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，所以:入 = 2Δh/Δm (5 — 3)用上式就可计算出被测光源的波长。
四、实验步骤1、按图2布置光路，移去扩束透镜L，使氦—氖激光光束大致垂直于M2，这时就能在E处的毛玻璃屏上看到两排光点。
调节M2后面的3个螺丝，使两排光中最亮的两点重合，即使M1和M2互相垂直，也就是M1和M2`平行。
2、在光源与G1间放置扩束透镜L，使光束照明G1中央处。
如M2调节得好，那么在毛玻璃屏上就能显示出环形干涉条纹。
如果末调好，就再仔细缓慢地调节M2的两个微动螺丝，使M1和M2`严格平行，在屏上就可显示圆形条纹。
3、转动干涉仪的手轮C，使M1镜前后移动，可以在屏上观察到干涉环纹自中心一个个地冒出，或一个个地陷入。
4、测定Δh和Δm。
开始测量时先向调零方向慢慢转动微动螺丝D，为了防止螺距差，先转几圈再开始读数。
迈克尔逊干涉仪原理
迈克尔逊干涉仪原理迈克尔逊干涉仪是一种利用干涉现象来测量光波长、长度和折射率的仪器。
它由美国物理学家阿尔伯特·亨利·迈克尔逊于1881年发明。
迈克尔逊干涉仪的原理基于干涉现象，通过将光波分成两束，再将它们重新合并在一起，观察它们的干涉条纹，从而得到有关光的性质和传播的信息。
迈克尔逊干涉仪的基本原理是利用光的干涉现象来测量光的性质。
光波在空间中传播时，会遇到不同介质的折射、反射等现象，这些现象会导致光波相位的改变。
当两束光波重新相遇时，它们的相位差会引起干涉现象，形成明暗条纹。
通过观察这些条纹的变化，可以得到有关光波波长、长度和折射率等信息。
迈克尔逊干涉仪由一个光源、半透镜、分束镜、反射镜和接收屏等部件组成。
光源发出的光波经过半透镜后，被分成两束光，分别通过分束镜反射到两个反射镜上，然后再返回分束镜处重新合并。
当两束光重新相遇时，它们会产生干涉现象，形成明暗条纹在接收屏上。
通过调节反射镜的位置或改变光源的性质，可以观察到不同的干涉条纹，从而得到有关光的性质和传播的信息。
迈克尔逊干涉仪的原理在科学研究和工程应用中具有重要意义。
它可以用来测量光的波长、长度和折射率，也可以用来研究光的干涉、衍射现象，甚至可以应用于光学仪器的精密测量和校准。
迈克尔逊干涉仪的原理和应用广泛存在于物理学、光学、激光技术、天文学等领域。
总的来说，迈克尔逊干涉仪利用光波的干涉现象来测量光的性质和传播的信息。
它的原理简单而重要，在科学研究和工程应用中有着广泛的应用前景。
通过深入理解迈克尔逊干涉仪的原理和特点，我们可以更好地利用光的干涉现象，推动光学仪器的发展和应用。
迈克尔逊干涉仪实验
迈克尔逊干涉仪实验
一、简介
迈克尔逊干涉仪是一种常见的光学仪器，用于测量光的干涉现象。
它基于干涉
现象原理，利用光程差的变化引起干涉条纹的移动，从而实现光波的干涉测量。
二、实验目的
通过迈克尔逊干涉仪实验，探究光的干涉现象，理解干涉原理，学习干涉仪的
构造和使用方法，提高实验操作能力。
三、实验原理
1.干涉现象：光程差导致两束光发生相对相位差，进而产生干涉现象。
2.干涉条纹：当两束光相干干涉，光强相加或相消形成明暗交替的干
涉条纹。
3.迈克尔逊干涉仪：由分束镜、反射镜、反射板等组成，用于观察光
的干涉现象。
四、实验步骤
1.准备迈克尔逊干涉仪及光源。
2.调整分束镜和反射镜的角度，使两束光交汇。
3.观察干涉条纹，在平移反射镜的同时调整角度，观察条纹的变化。
4.记录实验现象，分析干涉条纹的规律。
五、实验数据
根据实验记录，绘制干涉条纹图，并分析干涉条纹的间距及明暗交替规律。
六、实验结果
通过迈克尔逊干涉仪实验，观察到了清晰的干涉条纹，验证了光的干涉现象。
实验数据显示，干涉条纹的间距与光程差有关，明暗交替规律符合干涉原理。
七、实验结论
迈克尔逊干涉仪实验有效地展示了光的干涉现象，加深了对干涉原理的理解。
实验结果符合理论预期，为光学实验教学提供了有力支持。
八、实验意义
通过迈克尔逊干涉仪实验，提高了学生对光的干涉现象的认识，培养了实验操作能力和数据分析能力，拓展了光学实验的应用范围。
以上为迈克尔逊干涉仪实验的相关内容，希望可以帮助更好地理解光的干涉现象。
迈克尔逊干涉仪等倾干涉条纹变化规律及解释
迈克尔逊干涉仪等倾干涉条纹变化规律及解释亲爱的朋友们，今天咱们来聊聊一个挺有意思的话题——迈克尔逊干涉仪的等倾干涉条纹。
这个玩意儿可是物理实验里的宝贝，它就像是一个神奇的镜子，能反映出光的奇妙世界。
咱们今天就一起揭开它的神秘面纱，看看它是怎么工作的，还有那些有趣的现象。
首先得说说什么是迈克尔逊干涉仪。
这玩意儿啊，其实是由两个完全相同的分振幅镜组成的，中间夹着一块半透明的玻璃。
当光通过这块玻璃时，就会发生干涉。
想象一下，如果光线在两条路上走的时候，它们会互相“打招呼”，然后一起跳过去，就像是在跳舞一样。
这就是干涉啦！那么，为什么会出现等倾干涉条纹呢？这其实跟光的偏振有关。
想象一下，如果你把一束阳光当成一条线，那这条线的两端就是光源和接收者。
现在，你用两块镜子把这条线分成了两段，每一段都像是被分成了两半。
这两段光就像是两条平行线，它们之间没有重叠的地方，但它们又像是一个整体，因为光的能量是守恒的。
这就是等倾干涉的原理所在。
接下来，咱们来谈谈干涉条纹的变化规律。
想象一下，当你调整两块镜子的位置，让光路发生变化时，你会发现干涉条纹会随着位置的改变而改变。
这是因为光的偏振方向会发生改变，导致光的强度分布也会跟着变。
所以，当你移动两块镜子，让光路发生变化时，你会看到干涉条纹会随着位置的改变而改变。
当然啦，除了位置的变化，还有其他一些因素也会影响干涉条纹的变化。
比如，当光经过两块镜子时，如果它们的厚度不同，或者它们的折射率不同，都会对干涉条纹产生影响。
这就是为什么我们需要使用精密的仪器来测量干涉条纹的原因。
我想说的是，迈克尔逊干涉仪不仅仅是一个实验工具，它还蕴含着丰富的物理意义。
它让我们更好地理解了光的本质，也让我们对宇宙有了更深入的了解。
希望今天的分享能帮助大家更好地理解迈克尔逊干涉仪，也希望大家能够从中获得乐趣和启发！。
物理实验迈克尔逊干涉仪实验
物理实验迈克尔逊干涉仪实验迈克尔逊干涉仪是一种基于干涉现象的物理实验装置，由美国物理学家阿尔伯特·迈克尔逊于1881年发明。
通过迈克尔逊干涉仪实验，我们可以观察到光的干涉现象，并进一步了解光的波动性和光的性质。
在本文中，我们将介绍迈克尔逊干涉仪的实验原理、实验步骤和实验结果的分析。
实验原理：迈克尔逊干涉仪的实验原理基于光的干涉现象和分光反射镜的特性。
迈克尔逊干涉仪由两面相互垂直的镜子组成，其中一面是半透明的分光反射镜。
当光线照射到分光反射镜上时，一部分光线透射通过，一部分光线反射掉。
透射光线和反射光线沿不同的路径传播，最终再次相遇形成干涉现象。
实验步骤：1. 准备实验材料和仪器，包括迈克尔逊干涉仪、光源、干涉纹检测器等。
2. 将迈克尔逊干涉仪放置在水平台上，并确保镜子垂直地安装在支架上。
3. 将光源置于适当的位置，使得光线能够照射到分光反射镜上。
4. 调整分光反射镜的角度，使得反射光线和透射光线的路径长度相等。
5. 打开干涉纹检测器，观察干涉纹的出现和变化。
6. 调整迈克尔逊干涉仪的一面镜子的位置，观察干涉纹的变化，记录实验结果。
实验结果分析：通过迈克尔逊干涉仪的实验，我们可以观察到干涉纹的出现和变化。
干涉纹是由光的干涉产生的亮暗交替的条纹，用于表示光的波动性和光的相位变化。
在实验中，当两束平行光线从迈克尔逊干涉仪的分光反射镜射出后，经过两面镜子的反射和透射，再次相遇时，光线的相位差会引起干涉现象。
如果两束光线的光程差是波长的整数倍，将会有加强干涉现象的出现，形成明条纹；而如果光程差是波长的半整数倍，将会有干涉现象的减弱甚至消失，形成暗条纹。
通过观察干涉纹的出现和变化，我们可以判断出光线的相位差和波长的关系，从而进一步了解光的波动性和干涉现象。
总结：迈克尔逊干涉仪实验是一种基于光的干涉现象的物理实验。
通过观察干涉纹的出现和变化，我们可以了解光的波动性和光的性质。
在实验中，我们需要准备实验材料和仪器，并按照实验步骤进行操作。
迈克尔逊干涉仪
迈克尔逊干涉仪迈克尔逊干涉仪是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。
在近代物理学和近代计量科学中，迈克尔逊干涉仪具有重大的影响，得到了广泛应用，特别是20世纪60年代激光出现以后，各种应用就更为广泛。
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、液体的折射率等。
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，研制成各种形式的精密仪器，广泛地应用于生产和科学研究领域。
实验内容1、调节和观察非定域干涉条纹。
在屏上看到非定域的同心圆干涉条纹，且圆心位于光场的中间。
观察中心条纹的“冒出”或“缩进”、干涉条纹的粗细和密度变化规律（即与平面镜M 1和M‘2之间距离d的关系），并解释之。
2、利用非定域干涉条纹测量He－Ne激光波长。
3、与理论值比较，计算百分误差。
4、调节和观察等倾干涉条纹。
调出严格的等倾干涉条纹，观察总结条纹粗细和密度（间距）的变化规律，并解释之。
5、调节和观察等厚干涉条纹。
调出等厚干涉条纹，观察总结条纹形状、粗细和密度（间距）的变化规律，并解释之。
6、测钠光的双线波长差。
实验的重与难点1、掌握迈氏干涉的干涉原理。
2、干涉环的调节。
实验操作过程难度比较大，实验技巧与实验原理紧密相连。
操作时必须手脑并用，仔细观察，细心调节。
仪器简介1、迈克尔逊干涉仪：实现各种干涉现象，测定光波波长。
2、He－Ne激光器：相干光源，发出波长为6328埃的单色光。
预习要求1、了解迈克尔逊干涉仪的基本原理和组成结构。
2、理解非定域干涉、等倾干涉和等厚干涉的基本原理和干涉条纹形成条件。
3、了解迈克尔逊干涉仪的调整方法和读数方法。
4、了解用迈克尔逊干涉仪测定光波波长的基本原理和方法。
迈克尔逊干涉仪干涉实验原理
迈克尔逊干涉仪干涉实验原理1. 干涉仪的初步认识嘿，朋友们，今天咱们聊聊一个非常酷的东西——迈克尔逊干涉仪。
这可不是个什么稀奇古怪的仪器，而是物理学中一个闪闪发光的明星，简直就像是科学界的魔术师，能把光的秘密一一揭开。
你可能会问，干涉仪到底是个啥？简单来说，它是用来研究光的波动性质的。
光，咱们每天都在用，但其实它的很多特性还是个谜，而干涉仪就像是一个侦探，能帮我们揭开这些谜团。
说到干涉，咱们就得聊聊波。
想象一下，水面上的涟漪，波浪一层层的推来，互相叠加，有的地方水面高，有的地方低。
这种现象在光中也同样存在。
光是一种波，而当两束光波碰撞时，它们可以互相“合作”或者“争斗”，产生干涉现象。
哈哈，是不是有点意思？这就像一场舞会，有些光波在一起跳得欢快，有些则在角落里默默伤心。
2. 干涉仪的工作原理2.1 分光镜的作用咱们先从干涉仪的结构说起。
迈克尔逊干涉仪主要由一个光源、一个分光镜、两面反射镜和一个接收屏组成。
想象一下，这个分光镜就像个交际花，把光波分成两部分。
一束光朝着一个方向走，另一束光则去另一个方向。
你说这两束光波分开后会发生什么？就像朋友分开后去不同的派对，最后又回到一起，会发生怎样的火花呢？2.2 反射与重合这两束光分别在各自的路线上行进，经过反射镜的反射，它们又回到了分光镜那里。
在这里，嘿嘿，光波再次相遇。
你想想，刚刚在不同派对上玩得热火朝天的它们，现在又在同一个地方碰面了。
此时，它们会根据走的路程和相位的不同，互相“干扰”。
有些地方它们会合在一起，亮亮的；有些地方则会相互抵消，变得暗淡。
这种奇妙的现象，就是干涉的结果。
3. 干涉条纹的形成3.1 观察结果当我们仔细观察接收屏时，就能看到一系列明暗交替的条纹，哇，简直像是一幅美丽的光影画卷。
这些条纹可不是随便来的，它们是光波相互作用的结果。
亮的地方表示光波加强了，而暗的地方则是光波相互抵消了。
就好比人生中的高峰和低谷，光的世界也是一波三折，真是让人感慨万千。
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参考镜
参考臂扫描可得到样品深度方向的 参考臂扫描可得到样品 深度方向的 深度方向 一维测量数据
眼睛
光束在平行于样品表面的方向进行 扫描测量，可得到横向的数据 横向 扫描测量，可得到横向的数据 将得到的信号经计算机处理便可得 到样品的立体断层图像 到样品的立体断层图像
光源
探测器
实验装置－光纤化的迈克耳逊干涉仪 实验装置－光纤化的迈克耳逊干涉仪
三. 迈克尔孙干涉仪的应用 1. 测定长度及光的相干长度 视场中每变化(移动) 视场中每变化(移动)一个条纹 λ/2 的空气膜距变化 单色光， 单色光，待测长度
l =N
λ
2
非单色光源 l 的最大量程 lM 应为相干长度之半
1 λ lM = L0 = 2 2λ
2
2. 光谱分析 傅立叶变换光谱仪 光谱分析—傅立叶变换光谱仪 给定光谱线型， 给定光谱线型，干涉强度随光程差变化关系 ∞ --傅立叶余弦变换 i() = 2∫ i(σ ) cos(2πσ)dσ --傅立叶余弦变换
相邻暗纹的角距离
di λ λ = ≈ δi = dm 2hsin i 2hi
fλ fλ 相邻环线的线距离 e = fδi = ≈ 2hsin i 2hi
--观测透镜焦距 f --观测透镜焦距
* 等倾条纹特点 (1) 当 = λ / 2 整个视场为暗区（实际由于镀膜视 整个视场为暗区（ 场不暗）； 场不暗）； (2) 当 h 增大时，有： 增大时 a. 中心亮暗交替，h 每改变 λ / 4 ，光程改变 λ / 2， 中心亮暗交替， 暗亮转换一次； 暗亮转换一次； b. 圆环不断从中心涌出并向外散开，h每增加 λ / 2 , 圆环不断从中心涌出并向外散开， 每增加 从中心生出一个新亮点; 从中心生出一个新亮点; c. 同一位置处( i 固定)条纹随h增加越来越密。 同一位置处( 固定) 增加越来越密。 (3) 当 h 减小时，1) 相同；2)、3)相反；圆环向中 减小时 相同； 、 相反 相反； 心靠拢
(4) 当白光入射时，只有 h = 0 时视场应为均匀视场。 当白光入射时， 时视场应为均匀视场。 2. 等厚干涉条纹 M2 不平行于 1’ 不平行于M 尖劈干涉
h 增大时整套条纹向楔棱边移动
的单色光观察迈克尔孙等倾干涉圆环。 例 用波长为λ 的单色光观察迈克尔孙等倾干涉圆环。 初始状态，干涉场中有20个暗环 且中心为暗点； 个暗环， 初始状态，干涉场中有 个暗环，且中心为暗点； 看到中心吞吐20圆环 圆环, 移动 M2 后,看到中心吞吐 圆环,而干涉场中还 暗环。 不考虑镀膜) 剩10暗环。求 (不考虑镀膜) 暗环 移动时空气膜厚度增大还是减小? (1) M2 移动时空气膜厚度增大还是减小?条纹是从 中心“吐出”还是在中心被“吞没” 中心“吐出”还是在中心被“吞没”? (2) M2 移动的距离? 移动的距离? (3) 初态中心暗点的干涉级? 初态中心暗点的干涉级? (4) 终态从中心向外数第5个暗环的角位置? 终态从中心向外数第 个暗环的角位置? 个暗环的角位置
原理示意图
* 样品中不同位置处反射回 的光脉冲延迟时间不同 * 不同的材料或结构反射的 强度不同
2nd 2nd t ≈ = c 3 × 108 m / s ≈ 10 8 d s/m
= 10 14 d s//
要实现微米量级的空间分辨率,即 要实现微米量级的空间分辨率, 就要求能测量 秒的时间延迟
激光器的脉冲宽度要很小～ 激光器的脉冲宽度要很小～10－15秒——飞秒 飞秒
光源 反 射 镜 光纤耦合器 光纤聚焦器 电子学系统 计算机 样 品
探 测 器
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 × 实际样品大小为 ， 辨率约为20m，纵向分辨率约为 辨率约为 ，纵向分辨率约为25m
我国第一台OCT的第一张图 清华原子分子国家重点实验室 的第一张图 我国第一台
在同样的视场中，初态有 个环，终态有 个 个环 解: (1) 在同样的视场中，初态有20个环，终态有10个 环条纹变稀疏
fλ fλ e = fδi = ≈ 2hsin i 2hi
条纹逐渐向中心沉没 初 终：膜厚逐渐减小 条纹逐渐向中心沉没 (2) 设初态膜厚 h1，末态膜厚 h2，视场角为 i
0 Mm
CH 4-11、12 、 迈克耳孙干涉仪
Michelson’s interferometer
4.11 迈克耳孙干涉仪
迈克耳孙 （A.A.Michelson） ） 美籍德国人 因创造精密光学 仪器， 仪器，用于进行 光谱学和度量学 的研究， 的研究，并精确 测出光速， 测出光速，获 1907年诺贝尔物 年诺贝尔物 理奖。 理奖。
0
i() → I 2I0 ,σ = , k = 2πσ
空域
1
M2
υ
λ 频域
i(σ )用波函数表示的光谱强度 i(k)dk = i(σ )dσ ∞ --对称性 i(σ ) = 2∫ i() cos(2πσ)d--对称性 i(σ ) i(σ )
扩展到实数
0
M1
i() = ∫ i(σ ) exp[i2πσ]dσ
迈克耳孙在工作
一. 迈克耳孙干涉仪的光路
M2 M′1 ′ 2 G1 S 半透半反膜 2′ ′ 1′ ′ E G2 1 M1
o
h
M2
′ M1
i
i
P
十字叉丝
与镜M 镜M2与镜 1像之间空气膜的干涉
= 2hcosi
等厚条纹
二. 干涉条纹 1. 等倾圆环
′ M2 // M1 或M2 ⊥ M1 可用扩展光源观察
λ
(2) (4)
(h1 h2 ) cosi = 5λ
1 cos i = →i = 60o 2
视场角
(3) 由方程(1)-(2)得
2h1(1 cos i) = 20λ h1 = 20λ , m0 = 40
初态中心暗环位置
(4) 设终态第五个暗环的角半径为 i5
1 2h2 cos i5 + = (m0 25 + )λ 2 2 h2 = h1 10λ =10λ, m0 = 40 3 1 3 cos i5 = , i5 = cos 4 4
2
m0 20
′ M1
M2m0 20 ′ M1
m0 30
i
初 末
暗环方程 中心 初
1 2h1 + = (m0 + )λ 2 2
λ
(1)
末
1 视场边缘 2h1 cos i + = (m0 20 + )λ (2) 2 2 λ 1 中心 2h2 + = (m0 20 + )λ (3) 2 2 视场边缘 2h2 cos i + λ = (m0 30 + 1)λ (4) 2 2 (1) (3) h1 h2 =10λ
∞ ∞
∞
I ()
i(σ )
D
-2I0
i(σ ) = ∫ i() exp[i2πσ]d
∞
F.T.
迈克尔孙干涉仪的应用实例
利用干涉仪测气体折射率
用迈克耳逊干涉仪测气流
* 迈克耳孙干涉仪的现代应用之例 光学相干CT — 断层扫描成像新技术 光学相干 简称OCT） （Optical Coherence Tomography简称 简称 ） CT-Computed Tomography 计算机断层成象 第一代： X射线 射线CT 第一代： 射线 γ 射线 射线CT－工业 －工业CT 第二代： 第二代： NMR CT－核磁共振成象 － 第三代： 光学相干CT－ 第三代： 光学相干 －OCT 微米量级的空间分辨率
λ
小结
条纹种类
三种干涉条纹比较
等倾圆环条纹 M2//M’1 扩展光源 无穷远处 或透镜焦面 同心圆环， 同心圆环，内疏外密 中心亮暗交替 中心亮暗交替 条纹从中心向 条纹向中心收缩并沉没 外扩散， 外扩散，变密 条纹密度不均匀 h=0,均匀暗场 h=0, 暗点 均匀暗场 中心附近数条彩环 很小, h很小,彩纹 内紫外红 内红外紫 牛顿环(平凸透镜) 牛顿环(平凸透镜) 楔形膜等厚条纹
时间延迟短至10 时间延迟短至 －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
探测器 因为10 因为 －15秒 的光脉冲大约只有一个波长
要测量从眼内不同结构回来的光延迟， 要测量从眼内不同结构回来的光延迟 ， 只须移动参考 镜，使参考光分别与不同的信号光产生干涉 分别记录下相应的参考镜的空间位置 这些位置便反映了眼球内不同结构的相对空间位置
i 很小,正入射(点光源准直) 很小,正入射(点光源准直)
形成条件 定域 形状 动态变化 增大) (h增大) 增大
膜表面附近 平行等距直线 条纹向棱平移 条纹密度不变 h 大时条纹向棱凸 h = 0，暗线 ， 两侧彩条对称 近棱紫远棱红
白光条纹
*不考虑镀膜，膜上下方为同一介质 不考虑镀膜， 不考虑镀膜