迈克尔逊干涉仪
迈克尔逊干涉仪 原理
迈克尔逊干涉仪原理
嘿，朋友们！今天咱就来讲讲这个超厉害的迈克尔逊干涉仪原理！
你知道吗，迈克尔逊干涉仪就像是一个神奇的魔法盒子！比如说，你可以把它想象成一个超级精密的音乐盒，里面的各种零件相互配合，演奏出美妙的“光学旋律”。
它的原理其实并不复杂啦。
就好像是一场精彩的舞蹈表演，光源就是那个领舞的人，发出的光通过分束器，就像是领舞把舞者们分成了两队。
然后这两队光各自沿着不同的路径前进，这就好比是舞者们在不同的舞台上展现自己的舞姿。
之后它们又会相遇、叠加，产生出各种美妙的干涉条纹，哇塞，这不就跟舞者们汇聚在一起，跳出令人惊叹的舞蹈组合一样嘛！
我记得有一次，我和小伙伴们一起研究迈克尔逊干涉仪，那场面可热闹了！我兴奋地说：“哇，看这个干涉条纹多神奇呀！”小伙伴也惊叹道：“对啊对啊，太有意思了！”我们就像是探险家，在这个神秘的光学世界里尽情探索。
它的应用那可广泛了去了！在测量微小位移、折射率等方面，那可真是立下了汗马功劳。
这不就像一个万能工具，啥难题都能搞定！
在我看来，迈克尔逊干涉仪真的是科学世界里的一颗璀璨明珠！它让我们看到了光的奇妙之处，也为我们打开了一扇通往未知世界的大门。
朋友们，快来一起感受它的魅力吧，相信你们一定会被深深吸引的！。
《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).。
迈克尔逊干涉仪原理推导
迈克尔逊干涉仪原理推导《迈克尔逊干涉仪原理推导：一次奇妙的科学探索之旅》我今天想和大家聊聊一个超级酷的东西——迈克尔逊干涉仪的原理推导。
这可不是一件简单的事儿，但就像解开一个超级神秘的魔法谜题一样，特别有趣。
咱们先来说说迈克尔逊干涉仪是啥样的吧。
想象一下，有这么一个仪器，它就像一个精密的小工厂，里面有各种零件在协同工作。
它有两块镜子，一块是固定的，就像一个坚守岗位的小卫士，一动也不动；另一块是可以移动的，就像一个调皮的小滑块，能够跑来跑去。
还有一个分光镜，这个分光镜可厉害了，就像一个魔法水晶球，一束光打过来，它能把这束光分成两束，就好像把一个蛋糕分成了两块一样。
那光在这个仪器里是怎么玩的呢？我来给你们讲讲。
光就像一个个小小的精灵，从光源那里出发。
当光精灵们打到分光镜上的时候，就被分成了两拨。
这两拨光精灵呀，就分别朝着那两块镜子奔去。
那束朝着固定镜子去的光精灵，蹦蹦跳跳地到了镜子上，然后又被反射回来。
这就好比一个小皮球，撞到墙上又弹回来一样。
另一束朝着可移动镜子去的光精灵呢，到了镜子那儿也被反射回来。
这时候呀，这两拨回来的光精灵又会在分光镜那里碰面。
可是呢，它们碰面的时候就有点小状况了。
你们想啊，如果两拨光精灵走的路程是一样的，那它们就会很和谐地叠加在一起，就像两个好朋友手拉手一样，这时候我们就会看到一种干涉现象，可能是亮条纹，就像天上明亮的星星一样耀眼；或者是暗条纹，就像黑夜中的小黑洞。
那怎么来推导这个原理呢？咱们得从光的路程差说起。
假设两束光的光程分别是L1和L2。
这个光程就像光精灵走过的小脚印的长度。
那它们的路程差ΔL = L1 - L2。
我来给你们举个例子吧。
假如你和你的小伙伴一起跑步，你跑了100米，你的小伙伴跑了90米，那你们俩跑的路程差就是10米。
光精灵也是这样的。
当这个路程差ΔL等于光的波长λ的整数倍的时候，也就是ΔL = nλ（n是整数）的时候，就像魔法一样，两束光叠加起来就会特别明亮，这就是我们看到的亮条纹。
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。
迈克尔逊干涉仪
迈克尔逊干涉仪迈克尔逊干涉仪是利用分振幅的方法产生相干光，利用光干涉的一种精密的测长仪器，它设计巧妙，包含极为丰富的实验思想，在物理学发展中具有重大的历史意义，而且得到了十分广泛的应用.例如，可以观察各种不同几何形状、不同定域状态的干涉条纹；研究光源的时间相干性；测量气体、固体的折射率；进行微小长度测量等；在物理实验教学中因对训练学生的实验操作能力具有重要作用而受到高度重视.一、实验目的1．了解迈克尔逊干涉仪的结构，学习其调节方法. 2．观察等倾干涉条纹，测量He-Ne 激光的波长.3．观察非定域干涉、定域等倾干涉、等厚干涉及白光干涉现象. 4．练习用逐差法处理实验数据.二、实验仪器迈克尔逊干涉仪，He-Ne 激光器，扩束镜，光源三、实验原理1．仪器的构造原理迈克尔逊干涉仪的典型光路如图1所示． 图中M 1和M 2是两面平面反射镜，分别装在相互垂直的两臂上.M 1位置固定而M 2可通过精密丝杆沿臂长方向移动；M 1和M 2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，G 1的后表面上镀有半透明的银反射膜，能使入射光分为振幅相等的反射光和透射光，称为分光板或半透半反镜.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，通过扩束镜被分光板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.G 2称为补偿板，是为了使光束2也同光束1一样二次通过玻璃板，以保证两光束间在几何路程相同时光程差相同.由于G 1银膜的反射，使在M 2附近形成M 2的一个虚象M 1＇．因此，光束1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)测光波波长.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 1＇和M 2反射，反射后的光束分别为y 1和y 2.E图1 迈克尔逊于涉仪的典型光路设y 1经过的光程为l ，y 2经过的光程为l +Δl ，∆l 即为这两束光的光程差∆ l =AD BC AB -+，如果入射角为θ，则θθθθθθθcos 2)cos sin cos 1(2sin 2cos 22d d dtg dl =-=-=∆ (1) 可见当d 一定时，光程差取决于入射角.当用望远镜物镜将此二光线会聚时，则在物镜的焦平面上产生干涉条纹.当λθ∆k cos d l ==2时，为干涉亮纹；2)12(cos 2λθ+==∆k d l 时，为干涉暗纹，其中k 为整数，称干涉级序数，与相应干涉条纹对应．M 2、M 1＇上下表面平行时，可以观察到明暗相间的圆形条纹，这种干涉称为等倾干涉．M 2镜移动每增加或减少λ / 2距离，视场中心就涌出一个环纹或淹没 (吞进)一个环纹.视场中干涉条纹变化或移过的数目ΔN 与M 2移动距离Δd 间的关系是：2λ⋅∆=∆N d （2）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，环心不断涌出环纹，环纹增多变密；如减小d ，则发生相反的情景，环心不断吞进环纹，条纹减少变疏（见图3（a ））.如果M 2＇和M 1不平行，这时就能观察到等厚直条纹（有时微有弯曲，见图3（b ））.（a）（b）图3 干涉条纹3．非定域干涉如图4所示，一个点光源S 产生的非定域干涉图样是这样形成的：经扩束透镜会聚后的激光束，形成一个线度非常小、强度足够大的点光源S .此点光源的光经平面反射镜M 1和M 2反射后，相当于是由两个虚光源1S 和2S 发出的干涉光束，1S 与2S 间的距离为M 1 与M 2的距离d 的两倍，即12S S 等于2d .图中所示虚光源2S 和1S 发出的球面波在它们相遇的空间处处相干.因此，将观察屏放入光场叠加区的任何位置处，都可观察到干涉条纹，这种条纹称为非定域干涉条纹．这种干涉现象属于非定域干涉.仪器介绍G 1SS 2P'M 1M 2S 'S 1图4 非定域干涉1,2,3,1’,2’,3’.平面镜调节螺丝；4.底座；5.轨道；6.观察屏；7.锁紧螺丝；8.微调手轮；9.粗调手轮；10.刻度盘观察窗；11.M2镜竖直微调螺栓；12.M2镜水平微调螺栓；G1.分束器；G2.补偿板；M1.动镜；M2.不动镜.图5 迈克尔逊干涉仪四、实验内容（一）迈克尔逊干涉仪和非定域干涉条纹的调节1.使He-Ne 激光器大致垂直于M 1：即调节He-Ne 激光器的高低左右位置，使被M 1反射回来的光束按原路返回（尽可能回到激光器的出光口）.2．使M 1与M 2互相垂直：装上观察屏(如图5)，可看到分别由M 1和M 2反射至屏的两排光点，每排光点的中间两个较亮，旁边的亮度依次减弱.调节M 1和M 2背面的三个螺钉，使两排光点中对应亮度的光点一一重合，这时M 1与M 2就大致互相垂直.3.在He-Ne 激光器的实际光路中加入扩束镜（短焦距透镜），使扩束光照在G 1上，此时在屏上一般会出现干涉条纹，再缓慢细心地调节干涉仪的细调拉簧微动螺钉，便能在观察屏上看到位置适中、清晰可辨的圆环状非定域干涉条纹.如果没有出现干涉条纹，应该移走扩束镜，从头再调.4.观察条纹变化，熟悉仪器的使用.转动干涉仪的粗动手轮，观察到条纹的“涌出”或“淹没”，便可判别1M '与2M 之间的距离d 是变大还是变小，观察条纹粗细、疏密情况，判断d 是较大还是较小.待操作熟练之后，再将条纹调好，准备测量.（二）测量He-Ne 激光的波长 1.读数刻度基准线的调整转动微动手轮，使0刻度线对齐基准线,再仔细旋转粗调手轮，使刻度盘指示某一整数值.调整好读数刻度基准线后，粗调手轮不能再转动，这时只能旋转微调手轮，直至观察到干涉条纹一个一个地不断涌出或淹没，才能进行测量.2．测量读出M 1的初位置d 0，继续沿同一方向缓慢转动微动手轮，可以清晰地看到条纹一个一个地“涌出”或“淹没”，每当“涌出”或“淹没”100个完整的条纹时，读取一次M 1的位置d i ，连续测量10个d i 值.每测一个d i ，可以算出其与前一个位置的ii i d d d -=∆+1，并及时检查测量结果是否正确.（三）观察等厚干涉条纹1.转动粗调手轮，移动M 2使干涉条纹不断淹没，条纹变稀疏，直到M 1'与2M 大致重合，干涉条纹渐趋于直线，调节M 1镜的微调螺丝，使M 1'与2M 有一个很小的夹角，视场中出现直线干涉条纹.条纹间距与夹角大小成反比，夹角越大，条纹越密，甚至观察不到条纹.调节M 1后的微调螺丝，使条纹间距为1mm ，移动M 2镜，观察条纹由直变弯，再由弯变直.2．在干涉条纹变直的位置，且条纹宽2mm 时，换上白炽灯光源，缓慢地移动M 2镜，在某一位置可看到彩色的条纹.条纹中心是M 1'与2M 的交线，此时M 2镜的位置准确与M 1'重合.由于白光的相干长度短，因此干涉条纹只有有限几条，所以必须细致耐心地调节才能观察到，如果M 2移动太快，就会一晃而过.五、数据处理1． 列表记录d 0、d 1、…d 10.将数据前后平分为两组，并用逐差法求出d ∆.2． 按d ∆λN 21=，算出λ并与标准值比较. He-Ne 激光波长公认值（或称标准值）：632.8nm %100||:⨯-=公认值测量值公认值相对误差E六、注意事项1．迈克尔逊干涉仪是精密光学仪器，绝对不能用手直接触摸各光学部件的表面，以免弄脏或损坏光学部件表面.2．调节M 1和M 2的背部螺钉及微动拉簧螺钉时均应缓缓旋转，并且在调节之前应将各个螺钉置于适中的位置.3．.因为激光光强很强，不要用眼睛直接观看激光，以免损坏视网膜.4．转动读数手轮，待干涉条纹的变化稳定后才能进行测量.测量一旦开始，读数手轮的转动方向不能中途改变.粗动手轮，特别是微动手轮要缓慢、均匀转动.5．实验中，最好让M 2沿导轨向外移动，以免被卡住. 6．激光器电源应平稳放置，因激光器使用高压电源，要避免触及其输出电极. 【思考题】1．结合实验调节过程中出现的现象总结迈克尔逊干涉仪调节要点及规律. 2．什么叫非定域干涉条纹？•简述调出非定域干涉条纹的条件和程序.3．实验中如何利用干涉条纹测出单色光的波长？He-Ne •激光的波长为632.8nm ，计算当N =100时，Δd 应为多大？。
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。
迈克尔逊干涉仪干涉现象实验报告
迈克尔逊干涉仪干涉现象实验报告一、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、观察等倾干涉和等厚干涉条纹，并熟悉其特点。
3、利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利用分振幅法产生双光束干涉的精密光学仪器。
其光路图如下图所示：！迈克尔逊干涉仪光路图(由光源 S 发出的一束光，经分光板 G1 分成相互垂直的两束光，反射光1 射向平面镜M1，透射光2 射向平面镜M2。
两束光分别被M1、M2 反射后，又经分光板 G1 汇合到一起，在观察屏 E 处产生干涉条纹。
当 M1 和 M2 严格垂直时，产生的是等倾干涉条纹。
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，＼（＼theta\）为入射角。
当光程差为波长的整数倍时，产生亮条纹；当光程差为半波长的奇数倍时，产生暗条纹。
当 M1 和 M2 不垂直时，产生的是等厚干涉条纹。
此时，两束光的光程差主要取决于 M1 和 M2 之间的夹角以及它们之间的距离变化。
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，使仪器处于稳定状态。
调节激光束与分光板 G1 大致垂直，通过观察屏上的光点位置进行调整。
调节 M1 和 M2 背后的螺丝，使两束反射光在观察屏上重合，出现干涉条纹。
2、观察等倾干涉条纹缓慢移动 M1 镜，观察干涉条纹的变化，注意条纹的形状、疏密和移动方向。
3、观察等厚干涉条纹调节 M1 和 M2 之间有一定夹角，观察等厚干涉条纹的形状和特点。
4、测量光波波长先记录 M1 镜的初始位置 d1。
沿某一方向移动 M1 镜，使干涉条纹中心每冒出（或缩进）50 个条纹，记录一次 M1 镜的位置 d2。
重复测量多次，计算出波长。
五、实验数据及处理1、测量光波波长的数据记录｜测量次数｜ M1 镜初始位置 d1 （mm) ｜ M1 镜移动后位置 d2 （mm) ｜条纹变化数 N ｜｜｜｜｜｜｜ 1 ｜＿_____ ｜＿_____ ｜ 50 ｜｜ 2 ｜＿_____ ｜＿_____ ｜ 50 ｜｜ 3 ｜＿_____ ｜＿_____ ｜ 50 ｜2、数据处理波长计算公式：＼（＼lambda ＝＼frac{2\Delta d}｛N}＼）其中，＼（＼Delta d ＝ d2 d1\）计算出每次测量的波长值，然后求平均值。
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。
3迈克尔逊干涉仪
光源单色性越好，相干长度越大。
常用光源单色光的相干长度
钠光灯、汞灯、水银灯 δ max~ 1mm~10cm
氦--氖激光
δ ~ max 180km
二、加强和减弱的条件
1. 复习多个同方向同频率谐振动的合成的一种特殊 情况，位相依次相差同一数值.
用矢量图解法：设N束光，用 a1,a2,a3,a4,······aN代表各光束的振幅矢量 ，位相依次相差Φ . 为了简单设 a①1=当a2Φ=a=3=±·2·kπ·(·k=·0,·1,=2a,N·=a·····)即 那Φ 么=0，,2Aπ=N,a4，π I,(·光·强·)=·A2·=(·Na)2 这是主极大。
举例：k=1,Φ =±2π /N,为了简化N取4，则Φ =±π /2 ；若N取8，则Φ =±π /4
a3
a4
a2
a1
a4
a5
a3
a6
a2
a1
③当Φ =±(2k+1)π /N (k=1,2,3,······ 但k不能取0,N1,N,······ 因为下方框中的都包含在 主极大中，应排除在外)
K取0， Φ =±π /N K取N-1,Φ =±(2k-1)π /N K取N， Φ =±(2k+1)π /N
a1 a2
······aN
多缝干涉光强曲线
次极大
主极大 (亮纹 )
极小值
②当Φ =±2kπ /N (∵NΦ =±2kπ ,∴k=1,2,3,··· 但k不能取0,N,2N,··· 因为k取0,N,2N···则 Φ =0,2π ,4π ,···为主极大情形)
那么，A=0，I(光强)=A2=0 这是极小。
M1
M1
M1
M1
重合
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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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。
实验内容
⏹观察非定域干涉条纹，干涉条纹的形状、疏密及中心“吞”、“吐”条纹
随光程差的改变而变化情况；
⏹测量He-Ne激光的波长，利用公式计算，用适当的数据处理
方法求出值；
⏹测钠黄光波长及钠黄光双线的波长差，观察条纹的可见度的变化；
⏹测量钠黄光的相干长度，观察氦氖激光的相干情况；
⏹调节观察白光干涉条纹，测定透明薄片的折射率.
实验重点
⏹迈克尔逊干涉仪的干涉原理；
⏹非定域干涉和时间相干性；
⏹测量激光波长和介质的折射率.
实验难点
⏹等臂情况下的白光干涉条纹的调节；
⏹有测量介质条件下的白光干涉条纹的调节.
自测题
1.迈氏干涉仪的读数精度是
(1) 0.0001 mm
(2) 0.00001mm
2.迈氏干涉仪的两臂的光程基本相等时，对应的干涉条纹是
(1).圆形条纹
(2).直条纹
3.条纹的“涌出”，说明形成干涉的空气“薄膜”是
(1).变薄
(2).变厚.
4.白光条纹是
(1).定域条纹
(2).非定域条纹.
5.激光条纹是
(1).定域条纹
(2).非定域条纹.
6.观察定域条纹的方法是
(1).用眼睛直接观察.
(2).用毛玻璃接收.
思考题
1.在单色光干涉的条件下，去掉补偿镜是否影响实验的正常进行？
2.测He-Ne激光波长时，要求n尽可能大，为什么？测量数据的处理方法
是什么？
3.如果去掉干涉仪中的补偿板，对哪些测量有影响？哪些测量无影响？
4.白光干涉条纹的出现必须在两臂基本相等的条件下，为什么？
参考书目：
1.《大学物理实验》第二册，谢行恕康世秀霍剑青主编，高等教育出版社
2.《中国大百科全书》I,II 中国大百科全书出版社
3.《光学教程》姚启钧高等教育出版社
4.《光谱仪器设计》。