《迈克尔逊干涉仪》PPT课件
合集下载
《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。
高二物理竞赛课件：迈克尔逊干涉仪(14张PPT)
物理学是一门实验的科学。只有用实验证明了 这一观点，才能算真正找到了这个绝对静止的参照 系。
当时很多科学家都力图证实这个绝对静止 的参照系，
但结果大家费了九牛二虎之力，都没有找到，但是却为
相对论的产生提供了实验基础。其中最出名的是迈克尔 逊--莫雷（Amichelson--Morley）实验。 其实验大致思路是：光对以太的速度为C，地球在以太 系中运动，依伽俐略速度变换：地球上测出的光速不是 C而是另一值。
C
C
u 测得为：
u 测得为：
Cu
Cu
正于顺风与顶风骑自行车感觉风速不一样一样。
Michelson-Morlay 实验（1881–1887）
当时认为光在“以太”（ether）中以速度c 传播。设“以太”相对太阳静止。
B L2
S P
地球公转
u
A
实验目的：干涉仪转 90° ， 观 测 干 涉 条 纹 是 否移动？
成功解释过的机械波来类比。
机械波
电磁波(光）
1）依靠弹性媒质传播， 1）依靠弥漫宇宙的
其波速由弹性模量和 “以太”（Aether）
媒质密度决定。
u
B
如声波在空气中传播
传
播。C
G
C很大，故“以太”应
比钢还硬且星体在其
中运动时要畅行无阻。
2）波速是相对于和 静止媒质保持相对静 止的参照系的波速。
2）C是相对“以太” 参照系的速度
“以太”是宇宙间的 绝对静止参照 系。
按照以上分析，Maxwell方程只对绝对静止 的“以太”参照系成立，并且依照“GT”，在 不同的参照系中应测出不同的光速。这意味着 宇宙间存在一特殊的参照系---以太参照系，在 这个参照系中光速是C，其它惯性系中将测出不 同的光速。
当时很多科学家都力图证实这个绝对静止 的参照系，
但结果大家费了九牛二虎之力，都没有找到，但是却为
相对论的产生提供了实验基础。其中最出名的是迈克尔 逊--莫雷（Amichelson--Morley）实验。 其实验大致思路是：光对以太的速度为C，地球在以太 系中运动，依伽俐略速度变换：地球上测出的光速不是 C而是另一值。
C
C
u 测得为：
u 测得为：
Cu
Cu
正于顺风与顶风骑自行车感觉风速不一样一样。
Michelson-Morlay 实验（1881–1887）
当时认为光在“以太”（ether）中以速度c 传播。设“以太”相对太阳静止。
B L2
S P
地球公转
u
A
实验目的：干涉仪转 90° ， 观 测 干 涉 条 纹 是 否移动？
成功解释过的机械波来类比。
机械波
电磁波(光）
1）依靠弹性媒质传播， 1）依靠弥漫宇宙的
其波速由弹性模量和 “以太”（Aether）
媒质密度决定。
u
B
如声波在空气中传播
传
播。C
G
C很大，故“以太”应
比钢还硬且星体在其
中运动时要畅行无阻。
2）波速是相对于和 静止媒质保持相对静 止的参照系的波速。
2）C是相对“以太” 参照系的速度
“以太”是宇宙间的 绝对静止参照 系。
按照以上分析，Maxwell方程只对绝对静止 的“以太”参照系成立，并且依照“GT”，在 不同的参照系中应测出不同的光速。这意味着 宇宙间存在一特殊的参照系---以太参照系，在 这个参照系中光速是C，其它惯性系中将测出不 同的光速。
迈克尔逊干涉仪.pptx
粗调手轮
逆时针转动
细调手轮
Байду номын сангаас
粗调手轮 细调手轮
顺时针转动
• 1．读数机构 • • 主尺1mm，粗动轮0.01mm，微动轮0.0001mm 仪器误差 0.00005mm
• 2．零点误差：粗动轮与微动轮零点不匹配
• 读数轮特点：“微”带“粗”动，“粗”动“微”不动
• 消除方法：先调“微”指零，再将“粗”对齐刻线 • 3．空程误差：螺纹间隙误差 • 消除方法：始终沿一个方向旋转读数轮 • 4．等光程位置判断：视场中心无干涉条纹；该位置前后条纹 吞吐状态改变
M2 M2 水槽 转动螺丝1
M2 M2
M2 M2
转动螺丝2
M2 M2
M2 M2
转动 螺丝3
M2 M2
分光束
等 倾 干 涉 条 纹
M2
M1
M 2 M1 与 M 2
M1 M 2
M1
M1
重 合
M2
迈克尔逊干涉仪的调节
反复细致地调节， 使圆环形等倾条纹 大小不因观察位置 而变（即无吞吐现 象）为止。
观察屏E 读数窗 读数轮 粗动轮
补偿板G2
动镜M2
定镜M1 水平拉簧
微动轮
垂直拉簧
迈克尔逊干涉仪
实验原理
1.迈克尔逊干涉仪结构及其光路
光程差为：
L 2nd cos i
2d=nﬨ
动镜位置： **.*****mm
主尺读数 粗调手轮读数 细调手轮读数
结构；光路；补偿板；两反射镜 方位调节、动镜位置变化及读数
工程光学迈克尔逊干涉仪课件
程差。
03
迈克尔逊干涉仪的实验 操作
实验前的准备
实验器材
迈克尔逊干涉仪、激光器、屏 幕、尺子、记录纸和笔。
实验环境
确保实验室环境安静，避免外 界干扰。
安全措施
佩戴护目镜，避免激光直接照 射眼睛。
理论准备
了解迈克尔逊干涉仪的基本原 理和操作方法。
实验操作步骤
激光调整
调整激光器，使光束照射在分 束器上，并确保分束器正常工 作。
反射镜
固定在干涉仪的固定臂和 可动臂上，用于反射光线 。
测量系统
用于测量可动臂的位移量 ，从而计算出光程差。
干涉仪的工作原理
当两束相干光分别从固定臂和可 动臂上的反射镜反射回来并在分 束器上相遇时，会产生干涉现象
。
ห้องสมุดไป่ตู้
由于光程差的存在，两束光的相 位会发生变化，导致光强的分布
发生变化。
通过测量光强的分布，可以计算 出可动臂的位移量，从而得到光
迈克尔逊干涉仪的结构 与组成
干涉仪的结构
01
02
03
干涉仪主体
包括固定臂和可动臂，用 于产生干涉现象。
反射镜
固定在干涉仪的固定臂和 可动臂上，用于反射光线 。
分束器
将一束光分为两束光，分 别照射到固定臂和可动臂 上的反射镜。
干涉仪的组成部件
分束器
采用半透半反镜或分束棱 镜，将一束光分为两束相 干光。
工程光学迈克尔逊干 涉仪课件
contents
目录
• 迈克尔逊干涉仪简介 • 迈克尔逊干涉仪的结构与组成 • 迈克尔逊干涉仪的实验操作 • 迈克尔逊干涉仪的应用与拓展 • 迈克尔逊干涉仪的实验结果分析
01
迈克尔逊干涉仪简介
03
迈克尔逊干涉仪的实验 操作
实验前的准备
实验器材
迈克尔逊干涉仪、激光器、屏 幕、尺子、记录纸和笔。
实验环境
确保实验室环境安静，避免外 界干扰。
安全措施
佩戴护目镜，避免激光直接照 射眼睛。
理论准备
了解迈克尔逊干涉仪的基本原 理和操作方法。
实验操作步骤
激光调整
调整激光器，使光束照射在分 束器上，并确保分束器正常工 作。
反射镜
固定在干涉仪的固定臂和 可动臂上，用于反射光线 。
测量系统
用于测量可动臂的位移量 ，从而计算出光程差。
干涉仪的工作原理
当两束相干光分别从固定臂和可 动臂上的反射镜反射回来并在分 束器上相遇时，会产生干涉现象
。
ห้องสมุดไป่ตู้
由于光程差的存在，两束光的相 位会发生变化，导致光强的分布
发生变化。
通过测量光强的分布，可以计算 出可动臂的位移量，从而得到光
迈克尔逊干涉仪的结构 与组成
干涉仪的结构
01
02
03
干涉仪主体
包括固定臂和可动臂，用 于产生干涉现象。
反射镜
固定在干涉仪的固定臂和 可动臂上，用于反射光线 。
分束器
将一束光分为两束光，分 别照射到固定臂和可动臂 上的反射镜。
干涉仪的组成部件
分束器
采用半透半反镜或分束棱 镜，将一束光分为两束相 干光。
工程光学迈克尔逊干 涉仪课件
contents
目录
• 迈克尔逊干涉仪简介 • 迈克尔逊干涉仪的结构与组成 • 迈克尔逊干涉仪的实验操作 • 迈克尔逊干涉仪的应用与拓展 • 迈克尔逊干涉仪的实验结果分析
01
迈克尔逊干涉仪简介
迈克尔逊干涉实验.ppt
2dn2cois
（5―12―1）
两束相干光明暗条件为
k
2dn2cosi (k Nhomakorabea1)2
亮 暗 （k=1，2，3，…，）（5―12―2）
（5―12―2）式中为反射光在平面反射镜M1上的反射角，为激光的波长，为空 气薄膜的折射率，为薄膜厚度。
凡相同的光线光程差相等，并且得到的干涉条纹随M1和M2＇的距离而改变。 当时光程差最大，在点处对应的干涉级数最高。由（5―12―2）式得
干扰视线，然后调整激光器或干涉仪的位置，使激
光器发出的光束经P1折射和M1反射后，原路返回到 激光出射口，这已表明激光束对分光板P1的水平方
2" 1"
向入射角为45度。
（３）调整定臂光路
将纸片从M2上拿下，遮住M1的镜面。发现从定镜M2
E
反射到激光发射孔附近的光斑有四个，其中光强最 强的那个光斑就是要调整的光斑。为了将此光斑调
N
6
ddi
N N B 0 .5
d d A
i1
61
实验注意事项
1、迈克尔逊干涉仪是精密光学仪器，各光学表面必须保持清洁，严禁 用手触摸；调整时必须仔细、认真、小心、轻缓，严禁用力过度，损坏 仪器。
2、测量时要防止引入空程误差，影响测量精度。
3、避免激光直接射入眼睛，否则可能会造成视网膜永久性的伤害。
半透半反膜
2 1 E
2dn2cois
１．用迈克尔逊干涉仪测量激光波长
迈克尔逊干涉仪的工作原理如图5—12—3所示，M1、M2为两垂直放置的平面反射镜， 分别固定在两个垂直的臂上。P1、P2平行放置，与M2固定在同一臂上，且与M1和 M2的夹角均为45度。M1由精密丝杆控制，可以沿臂轴前后移动。P1的第二面上涂 有半透明、半反射膜，能够将入射光分成振幅几乎相等的反射光、透射光，所以 P1称为分光板（又称为分光镜）。光经M1反射后由原路返回再次穿过分光板P1后 成为光，到达观察点E处；光到达M2后被M2反射后按原路返回，在P1的第二面上 形成光，也被返回到观察点处。由于光在到达E 处之前穿过P1三次，而光在到达E 处之前穿过P1一次，为了补偿、两光的光程差，便在M2所在的臂上再放一个与P1 的厚度、折射率严格相同的P2平面玻璃板，满足了 、两光在到达E 处时无光程差， 所以称P2为补偿板。由于、光均来自同一光源S ，在到达P1后被分成、两光，所 以两光是相干光。 总上所述，光线是在分光板P1的第二面反射得到的，这样使M2在M1的附近（上部 或下部）形成一个平行于M1的虚像M2＇，因而，在迈克尔逊干涉仪中，自M1 、M2 的反射相当于自M1、M2＇的反射。也就是，在迈克尔逊干涉仪中产生的干涉相当 于厚度为的空气薄膜所产生的干涉，可以等效为距离为2d的两个虚光源S1和S2＇ 发出的相干光束。即M1和M2＇反射的两束光程差为
迈克尔逊干涉仪实验ppt课件
M1
关光发出的球面波在相遇空间处 S
处相关，所以察看屏放入光场叠
加区的任何位置处，都可察看到
外形不同的干涉条纹，称这种条
纹为非定域干涉条纹。
3、等倾干涉
当 M和1 M严2 厉平行时〔即 和M 1 相M 2互垂直〕，所
得的干涉为等倾干涉。一切倾角为 的入射光束由
M 1和 M 2 反射的光波的光程差均为 2dco。s此时干
接纳 屏
平面镜 M 2
补偿 板
分光 板
平面镜 M 1
粗动手轮
微动手轮
微调螺丝
M1
d
M 2
S光源
分光板
Hale Waihona Puke 补偿板M2G1
G2
P
迈克耳逊干涉仪原理图
S光源，P察看屏，G1、G2为资料厚度一样的平行 板，G1为分光板，其后外表为镀银的半透半反膜，以 便将入射光分成振幅近乎相等的反射光和透射光。G2 为补偿板，它补偿了反射光和透射光的附加光程差。 M1、M2是相互垂直的平面反射镜， M2'是M2的虚 象。这两束光波分别在M1、M2上反射后逆着各自入 射方向前往，最后都到达P处构成干涉条纹。
次数
吞
起点(mm)
1 终点(mm)
起点(mm)
2 终点(mm)
起点(mm)
3 终点(mm)
起点(mm)
4 终点(mm)
起点(mm)
5 终点(mm)
吐
起点(mm)
d1
终点(mm)
d 2
d3
起点(mm) 终点(mm) 起点(mm) 终点(mm)
d 4
起点(mm) 终点(mm)
起点(mm)
d5
终点(mm)
《迈克尔逊干涉仪》PPT课件
h m
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
精选课件ppt
精选课件ppt
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
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
精选课件ppt
精选课件ppt
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
迈克尔逊干涉仪的调节和使用ppt课件
2en2 2
对应条纹级次最高
物理实验教学中心
沈阳城市学院
• 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
沈阳城市学院
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。
物理实验教学中心
沈阳城市学院
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
物理实验教学中心
沈阳城市学院
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
迈克耳逊干涉仪PPT课件
钠黄光两条强谱线的波
长分别为λ１＝589.0 nm和λ
２＝589.6 nm，移动M２，当
光程差满足两列光波⑴和⑵
的光程差恰为λ１的整数倍
，而同时又为λ２的半整数
倍，即
k11
(k2
1 2
)2
实验原理——测量钠光的双线波长差Δλ
这时λ１光波生成亮环的地方 ，恰好是λ２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两次 视见度为零时，光程差的变 化应为:
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，它的另一个 平面上镀有半透（半反射）的银 膜，以便将入射光分成振幅接近 相等的反射光⑴和透射光⑵，故 G１又称为分光板。
实验原理——仪器的调节
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⑴和⑵因穿越 G１次数不同而产生的光程差， 故称为补偿板。
迈克耳逊干涉仪
实验目的 实验内容 实验仪器 注意事项 实验原理 数据处理
思考题
实验目的
1．了解迈克尔逊干涉仪的干涉 原理和迈克尔逊干涉仪的结 构，学习其调节方法。
2．测量He-Ne激光的波长。 3．测量钠黄光双线的波长差。
返回
实验仪器
迈克尔逊干涉仪（WSM-100型）， He-Ne激光器， 钠光灯， 扩束镜， 凸透镜
实验原理——点光源产生的非定域干涉
因此，当M２镜移动时，若有 Δn个条纹陷入中心，则表明M２ 相对于M１移近了
d n
(3)
2
反之，若有Δn个条纹从中心涌出
来时，则表明M２相对于M１移
远了同样的距离。
如果精确地测出M２移动的 距离Δd，则可由式(3)计算出入 射光波的波长。
实验二十一 迈克耳逊干涉仪ppt课件
置？
钠光
钠光 灯
干涉 仪
源
摘要幻灯片
实验二十一 迈克耳逊干涉仪
实验二十一 迈克耳逊干涉仪
迈克耳逊干涉仪是一种分振幅干涉安装， 著名的迈克耳逊—莫雷实验证明了以太不存 在。利用迈克耳逊干涉仪还有人做过光谱线 精细构造研讨实验和光谱线的波长与规范米 长度比较等实验。以迈克耳逊干涉仪为根底 人们组成了一系列精细丈量仪器，至今已运 用于各个领域。
2．丈量He-Ne激光器发出的激光波长。经过微调旋钮挪动M1，察看等倾 条纹堕入或者冒出100条，记下平面镜M1的两次位置d1 和d2 ，反复三次， 计算光波长。
3．察看等厚干涉条纹。调理平面镜后的螺丝，使M1和M2’ 之间构成很 小的夹角，察看平行的等间距的等厚干涉条纹。
实验二十一 迈克耳逊干涉仪
候
，
冒
出
（
陷
入
）
N
个
等
倾
干
涉
条
2
纹 d
，
那
么
就
可
以
利
用
，即
N
（ 21-2 ）
来计算
n2 n3
实验二十一 迈克耳逊干涉仪
【实验原理】
二、迈克耳逊干涉仪
光束从S发出，经过扩束镜L后，构成直径为3～
4厘米的光束，经过分光板G1后，分成振幅相等的两
束光，一束光在半透膜处反射后向平面镜M1传播，
实验二十一 迈克耳逊干涉仪
【实验目的】
1．掌握丈量光源波长的方法。
2．掌握迈克耳逊干涉仪的调理方法，察看等倾干涉、等厚 干涉条纹。
【实验安装】 激光管
扩束镜
迈克耳逊 干涉仪
激光电源
实验二十一 迈克耳逊干涉仪 【实验原理】 一、等厚干涉和等倾干涉
麦克耳逊干涉仪.ppt
2en2 2
对应条纹级次最高
三实验测量原理
迈干仪的干涉原理
反射镜 M 1
M 1 移动导轨
扩束镜 单 色 光 源
分光板 G 1
M1 M2
反 射 镜
M2 补偿板 G 2
G1//G2 与 M1,M2 成 45 0角
三实验测量原理
M 2 的像 M' 2 反射镜 M 1
d
M1 M2
单 色
反 射
光
镜
源
一实验目的及要求
了解迈克尔逊干涉仪的结构和干涉条纹的 形成原理。 通过观察实验现象，加深对干涉原理的理 解。 学会迈克尔逊干涉仪的调整和使用方法。 观察等倾干涉条纹，测量激光的波长。
二实验仪器
迈干仪的历史背景
迈克耳逊（ Albert Abrham Michelson ,1852 -1931）,迈克尔逊1852 年12月19日出生在普鲁士，2岁时随父母移民美国。1907年诺贝尔 物理学奖授予芝加哥大学的迈克耳逊，以表彰他对光学精密仪器 及用之于光谱学与计量学研究所作的贡献。
二实验仪器
迈克尔逊干涉仪
反射镜M1
激光器光源
扩束镜
反射镜M2
分光板 补偿板
观察屏
M2移动导轨
三实验测量原理
等倾干涉原理 (n2 >n1，薄膜上下表面平行)
L
2与 3的光程差为：
1
n M 1 1 n2
M2 n1
iD
A
B
2k
2
P
3 C
e
n222ee(nA2B nc22oB sC n12)s2ni1 nA 2D i 2 2
G1
G2
M2
在迈克尔逊干涉仪中产生的干涉相当于厚度为d的空气 薄膜所产生的干涉，当M1与M2垂直时，即M1与M2‘平 行时，可以观察到等倾干涉条纹。中心处两束相干光的
《迈克耳逊干涉仪》课件
思考题
迈克耳逊干涉仪的工作原理是什么？ 实验中如何调整干涉条纹的间距和亮度？ 实验中如何测量干涉条纹的间距和亮度？ 实验中如何分析干涉条纹的变化规律？ 实验中如何判断干涉条纹的变化是由光源还是光路引起的？ 实验中如何判断干涉条纹的变化是由光路还是光程引起的？
感谢您的观看
汇报人：
观察屏：观察干涉 条纹，分析干涉现 象
迈克耳逊干涉仪的应用
测量光速：通过测量干涉条纹的移动速度，可以计算出光速 测量折射率：通过测量干涉条纹的移动速度，可以计算出折射率 测量波长：通过测量干涉条纹的移动速度，可以计算出波长 测量光程差：通过测量干涉条纹的移动速度，可以计算出光程差
实验目的与要求
第三章
实验总结与思考题
第六章
实验总结
实验目的：验证迈克耳逊干涉仪的原理和特性 实验器材：迈克耳逊干涉仪、光源、测量仪器等 实验步骤：调整光源、调整干涉仪、测量干涉条纹等 实验结果：观察到清晰的干涉条纹，验证了迈克耳逊干涉仪的原理和特性 实验思考题：如何提高干涉条纹的清晰度？如何改进干涉仪的设计以提高测量精度？
实验目的
理解迈克耳逊干涉仪的工作原理 掌握干涉条纹的形成和变化规律 学习如何调整干涉仪以获得清晰的干涉条纹 提高实验操作技能和观察能力
实验要求
掌握干涉条纹的形成和测量 方法
熟悉迈克耳逊干涉仪的结构 和工作原理
学会使用干涉仪进行实验操 作和数据分析
遵守实验室安全规定，保持 实验环境整洁
实验原理及步骤
迈克耳逊干涉仪 PPT课件大纲
,
汇报人：
目录
CONTENTS
01 添加目录标题 02 迈克耳逊干涉仪简介 03 实验目的与要求 04 实验原理及步骤 05 实验结果分析
迈克尔逊干涉仪PPT课件
wwwphyccnueducngxganshemikersunhtm实现等倾干涉等厚干涉精确地测定光谱线的波长及其精细结构测定以太风速度从而否定以太的存在测定介质气液固体折射率
2.7迈克尔逊干涉仪
主讲人 广州大学 刘翠红
迈克尔逊干涉仪
主讲人 广州大学 刘翠红
迈克尔逊干涉仪（The Michelson interferometer）
"以太"？
"以太"风速度？
1（A.A.Michelson） 美籍德国人
A.A.Michelson因创造精密光 学仪器，用于进行光谱学和度 量学的研究，并精确测出光速，
获1907年诺贝尔物理奖。
1.干涉仪结构
分光板G1 &补偿板G2 平面反射镜M1&M2
/supply/offerdetail/24691.html
2.干涉原理
S
G1上表面折射 下表面反射 I、折射II
I G1上、下表面折射
/supply/offerdetail/24691.html
M1反射
G1上、下表面折射 P
G1下表面反射
M 1 M 2 等倾干涉
II
G2上、下表面折射
M2反射
M1
||
M
'
2
,
等厚干涉
4. h N
2
精确地测定光谱线的波长及其精细结构 测定介质（气、液、固体）折射率......
1
2
亮条纹 暗条纹
m 0,1,2,3...
M 1 M 2 等倾干涉
M1
||
M
'
2
,
等厚干涉
讨论：等倾干涉，屏幕中心处
2.7迈克尔逊干涉仪
主讲人 广州大学 刘翠红
迈克尔逊干涉仪
主讲人 广州大学 刘翠红
迈克尔逊干涉仪（The Michelson interferometer）
"以太"？
"以太"风速度？
1（A.A.Michelson） 美籍德国人
A.A.Michelson因创造精密光 学仪器，用于进行光谱学和度 量学的研究，并精确测出光速，
获1907年诺贝尔物理奖。
1.干涉仪结构
分光板G1 &补偿板G2 平面反射镜M1&M2
/supply/offerdetail/24691.html
2.干涉原理
S
G1上表面折射 下表面反射 I、折射II
I G1上、下表面折射
/supply/offerdetail/24691.html
M1反射
G1上、下表面折射 P
G1下表面反射
M 1 M 2 等倾干涉
II
G2上、下表面折射
M2反射
M1
||
M
'
2
,
等厚干涉
4. h N
2
精确地测定光谱线的波长及其精细结构 测定介质（气、液、固体）折射率......
1
2
亮条纹 暗条纹
m 0,1,2,3...
M 1 M 2 等倾干涉
M1
||
M
'
2
,
等厚干涉
讨论：等倾干涉，屏幕中心处
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
一消失。
Bfaf032.gif
M1
M1
M 2
M 2
精选课件ppt
6
1. 迈克尔逊干涉仪的工作原理
M1每移动一个/2的距离，在中心就消失一个条纹。
于是，可以根据条纹消失的数目，确定M1移动的距离。 根据(26)式，此时条纹变粗(因为 h 变小，eN变大)， 同一视场中的条纹数变少。
rNf
1 n0
n N1
精选课件ppt
4
1. 迈克尔逊干涉仪的工作原理
Gl 和 G2是两块折 射率和厚度都相
同的平行平面玻
璃板，分别称为
分光板和补偿板， G1背面有镀银或 S 镀铝的半反射面 A,G1和G2互相干 行。
M1 M 2
D
Ⅰ1
Aห้องสมุดไป่ตู้E
C G1
G2
L
P
精选课件ppt
Ⅱ
M2
5
1. 迈克尔逊干涉仪的工作原理
如果调节M2，使得 M2 与 M1 平行，所观察到的干涉 图样就是一组等倾干涉圆环。当 M1 向 M2 移动时(虚 平板厚度减小)，圆环条纹向中心收缩，并在中心一
Bfaf032.gif
M1
M 2
精选课件ppt
9
迈克耳逊干涉仪的干涉条纹
等
倾
干
涉
条
纹
M1
M1
M 2
M 2
M 1 与 M 2 重合
M1
M1
M 2
精选课件ppt
M
10
1. 迈克尔逊干涉仪的工作原理
如果调节 M2， 使 M2 与 M1 相 互倾斜一个很小
的角度，且当M2 与M1比较接近， 观察面积很小时，
h
（ 25）
eNrN ＋ 1rN2n f0 h （ N n 1） (26)
精选课件ppt
7
1. 迈克尔逊干涉仪的工作原理
当 M1与 M2完全重合时，因为对于各个方向入射光 的光程差均相等，所以视场是均匀的。
M 1 与 M 2 重合
精选课件ppt
8
1. 迈克尔逊干涉仪的工作原理
如果继续移动 M1，使 M1 逐渐离开M2 ，则条纹不断 从中心冒出，并且随虚平板厚度的增大，条纹越来 越细且变密。
2 cos2 h 2 cos2 h
精选课件ppt
15
1. 迈克尔逊干涉仪的工作原理
靠近楔板边缘的点对应的入射角较大，因此，干涉 条纹越靠近边缘，越偏离到厚度更大的地方，即弯 曲方向是凸向楔棱一边。
干涉条纹
M2
M1
等厚线
精选课件ppt
16
1. 迈克尔逊干涉仪的工作原理
在楔板很薄的情况下，光束入射角引起的光程差变 化不明显，干涉条纹仍可视作一些直线条纹。
精选课件ppt
19
1. 迈克尔逊干涉仪的工作原理
白光条纹只有在楔形虚平板极薄(M1与 M2 的距离仅 为几个波长)时才能观察到，这时的条纹是带彩色的. 如果 M1和 M2 相交错，交线上的条纹对应于虚平板 的厚度 h=0。
M1 M 2
精选课件ppt
20
1. 迈克尔逊干涉仪的工作原理
当 G1不镀半反射膜时，因在 G1中产生内反射的光线
3.4 典型干涉仪及其应用 (typical interferometers and their applications)
3.4.1 迈克尔逊干涉仪 (Michelson interferometer ) 3.4.2 马赫—泽德干涉仪 (Mach-Zehnder Interferometer ) 3.4.3 法布里—珀罗干涉仪 (Fabry Perot interferometer ) 3.4.4 干涉滤光片 (Interference filter )
精选课件ppt
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。
精选课件ppt
M1 M 2
D
Ⅰ1
A E
C G1
G2
L
Ⅱ
M2
P
18
1. 迈克尔逊干涉仪的工作原理
不过，对于单色光照明，这种补偿并非必要，因为 光束Ⅰ 经过 G1 所增加的光程，完全可以用光束Ⅱ 在空气中的行程补偿。
但对于白光光源，因为玻璃有色散，不同波长的光 有不同的折射率，通过玻璃板时所增加的光程不同， 无法用空气中的行程补偿，因而观察白光条纹时， 补偿板不可缺少。
精选课件ppt
2
3.4.1 迈克尔逊干涉仪 (Michelson interferometer )
迈克尔逊干涉仪是1881年迈克尔逊设计制作的，它闻 名于世是因为迈克尔逊曾用它作过三个重要的实验：
精选课件ppt
3
3.4.1 迈克尔逊干涉仪 (Michelson interferometer )
①迈克尔逊—莫雷以太漂移实验； ②第一次系统地研究了光谱线的精细结构； ③首次将光谱线的波长与标准米进行了比较，建立 了以光波长为基准的标准长度。
Ⅰ和产生外反射的光线Ⅱ之间有一附加光程差 / 2，
所以白色条纹是黑色的；
镀上半反射膜后，附加程差与所镀金属及厚度有关， 但通常均接近于零，所以白光条纹一般是白色的。 交线条纹的两侧是彩色条纹。
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
1. 迈克尔逊干涉仪的工作原理
在扩展光源照明下，如果 M1与 M2 的距离增加，则 条纹将偏离等厚线，发生弯曲，弯曲的方向是凸向楔 棱一边，同时条纹可见度下降。
对于楔形板的条纹, 与平行平板条纹一 样，M2 每移动一个
/2距离，条纹就相
应地移动一个。
M1
M 2
精选课件ppt
17
1. 迈克尔逊干涉仪的工作原理
在干涉仪中，补偿板 G2 的作用是消除分光板分 出的两束光Ⅰ和Ⅱ的不 对称性。不加 G2时，光 束Ⅰ经过G1三次，而光 束Ⅱ经过一次。由于G1 S 有一定厚度，导致Ⅰ与 Ⅱ有一附加光程差。加 入G2后，光束Ⅱ也三次 经过同样的玻璃板，因 而得到了补偿。
M1 M 2
M1
M 2
精选课件ppt
13
1. 迈克尔逊干涉仪的工作原理
干涉条纹弯曲的原因如下：如前所述，干涉条纹 应当是等光程差线。
精选课件ppt
14
1. 迈克尔逊干涉仪的工作原理 当入射光不是平行光时，对于倾角较大的光束，若 要与倾角较小的入射光束等光程差，其平板厚度应 增大。
= 2nhcos2+/2