大學(xué)物理實驗主講：程發(fā)銀Tel學(xué)物理實驗主講：程發(fā)銀Tel:150868252901邁克爾遜干涉儀邁克爾遜干涉儀是美國物理學(xué)家邁克爾遜于1881年設(shè)計的一種精密光學(xué)儀器，用以進行光譜學(xué)和度量學(xué)的研究。邁克爾遜與莫雷曾用此儀器做了非常著名的邁克爾遜—莫雷實驗。由于在光譜學(xué)和度量學(xué)方面的貢獻，邁克爾遜于1907年獲得諾貝爾物理學(xué)獎。邁克爾遜干涉儀可以精密地測量微小長度及微小變化，利用它的原理還能夠制成各種專用干涉儀器，被廣泛地應(yīng)用于生產(chǎn)和科研各領(lǐng)域。邁克爾遜干涉儀邁克爾遜干涉儀是美國物理學(xué)家邁克爾遜于18812一、儀器介紹水平調(diào)節(jié)螺絲1、光路部件

2、讀數(shù)部件

3、調(diào)節(jié)部件

一、儀器介紹水平調(diào)節(jié)螺絲1、光路部件2、讀數(shù)部件3單色光源反射鏡反射鏡，與成角。補償板移動導(dǎo)軌分光板單色光源反射鏡反射鏡，與成角。補償板4主尺讀數(shù)窗口微動手輪最后讀數(shù)為：33.52246mmM1移動的距離可以從主尺、讀數(shù)窗口和微動手輪上讀出。主尺讀數(shù)窗口微動手輪最后讀數(shù)為：33.52246mmM1移動5二、點光源產(chǎn)生的非定域干涉dS2dG1R電光源S發(fā)出的光經(jīng)

和

反射后的干涉，相當(dāng)于兩個虛光源和的干涉。這兩束球面波的干涉在光場疊加區(qū)的任何位置都能觀察到，因此稱為非定域干涉。根據(jù)兩反射鏡的空間取向，非定域干涉可觀察到等傾干涉和等厚干涉。二、點光源產(chǎn)生的非定域干涉dS2dG1R電光源S發(fā)出的光經(jīng)6當(dāng)兩反射鏡嚴(yán)格垂直，且到分光板反射膜的距離差為d時，從觀察屏方向看，M2的像與M1組成一個厚度為d的空氣膜，因此邁克爾遜干涉儀的干涉相當(dāng)于一個空氣薄膜的干涉。1、等傾干涉d可以證明，入射光線在膜上下表面反射時的光程差為S當(dāng)兩反射鏡嚴(yán)格垂直，且到分光板反射膜的距離差為d時，從觀察屏7相干加強（明條紋）的條件為：等傾干涉的特點：中心干涉級次最高；移動M1，使d增大，可觀察到不斷有條紋從中心吐出；相反，減小d則條紋不斷從中心吞進。吞進或吐出的條紋數(shù)目N與M1移動的距離Δd滿足：相干加強（明條紋）的條件為：等傾干涉的特點：中心干涉級次最高8M1M12M2M2M2MM1M1M12M2M2MM1M12M2MM1M1一片亮場吞環(huán),條紋由密變稀冒環(huán),條紋由無到有變密繼續(xù)冒環(huán)變密繼續(xù)冒環(huán)、、M1M12M2M2M2MM1M1M12M2M2MM1M12M92、等厚干涉（不作）當(dāng)不垂直于時，可形成劈尖型等厚干涉條紋.反射鏡反射鏡單色光源2、等厚干涉（不作）當(dāng)不垂直于時，可形成劈尖型等10M1M2’M1M2’M2’M1M2’M1M1M2’等厚干涉條紋M1M2’M1M2’M2’M1M2’M1M1M2’等厚干涉條113、白光干涉（選作）白光只有在d=0附近才能觀察到干涉條紋。先用單色光源觀察等傾干涉條紋，然后逐漸減小d，使條紋不斷從中心吞進。在d=0位置附近，等傾條紋消失，這時用白光光源替換單色光源，即可觀察到白光干涉圖樣。白光干涉圖樣為中央黑色直線，兩側(cè)對稱分布的彩色條紋。4、光源的相干長度（不作）3、白光干涉（選作）白光只有在d=0附近才能觀察到干涉條紋。12三、邁克爾遜干涉儀的調(diào)整無論是測量波長還是測量微小位移，都必須要找到干涉條紋－－同心圓環(huán)。而要得到同心圓環(huán)，必須調(diào)節(jié)M1、M2互相垂直，即M1與M2的像平行。1、將激光源放置在干涉儀的左端，調(diào)整光源，使激光束射向分束鏡中央；2、轉(zhuǎn)動粗調(diào)鼓輪，移動可動反射鏡，使兩個反射鏡與分束鏡之間的距離粗略相等。三、邁克爾遜干涉儀的調(diào)整無論是測量波長還是測量微小位移，都必133、移去觀察屏，用眼睛垂直觀察分束鏡，看到由兩個平面鏡反射產(chǎn)生的兩排光點，調(diào)節(jié)微調(diào)螺絲，使兩排光點中最亮的兩點重合。重新裝上觀察屏，可以看到干涉條紋——同心圓環(huán)。4、調(diào)整讀數(shù)結(jié)構(gòu)調(diào)節(jié)測微尺的零點（校零）：先將微調(diào)鼓輪沿某一方向旋轉(zhuǎn)至零，然后以同方向轉(zhuǎn)動粗調(diào)鼓輪對齊讀數(shù)窗口的任一整刻度。注意：微調(diào)與粗調(diào)必須同一方向調(diào)節(jié)！避免引入空程：在調(diào)整好零點后，應(yīng)使微動鼓輪按原方向轉(zhuǎn)幾圈，直到干涉條紋開始移動以后，才可開始讀數(shù)測量。

3、移去觀察屏，用眼睛垂直觀察分束鏡，看到由兩個平面鏡反射產(chǎn)14四、實驗內(nèi)容及要求練習(xí)邁克爾遜干涉儀的調(diào)整測He-Ne激光器的波長調(diào)節(jié)微動手輪，每吞進或吐出30個條紋，記錄M1的初末位置，吞吐各測5組數(shù)據(jù)。對吞進和吐出條紋的情形分別計算：吞進（吐出）30個條