1.

邁克耳孫干涉儀M12211SM2G1G2E半透半反膜§17-6

邁克耳遜干涉儀1.1

構(gòu)造與光路示意圖邁克耳遜M1二、工工作作原原理理如果M2與M1并不嚴(yán)格地相互垂直，那么相應(yīng)地，M1`與M2也不嚴(yán)格地相互平行，因而M1`與M2形成一空氣劈尖。來自M2和M1`的光線2`和1`與劈尖兩表面上反射的光線相類似。結(jié)果，在視場中干涉條紋將近似地為平行的等厚條紋。如果M1與M2嚴(yán)格地相互垂直，那么干涉條紋將為環(huán)形的等傾條紋組。1.2

工作原理光束2′和1′發(fā)生干涉若M

1、M2平行等傾條紋SM1G2M2

M122G111邁克耳孫干涉儀等傾條紋二、工工作作原原理理如果M2與M1并不嚴(yán)格地相互垂直，那么相應(yīng)地，M1`與M2也不嚴(yán)格地相互平行，因而M1`與M2形成一空氣劈尖。來自M2和M1`的光線2`和1`與劈尖兩表面上反射的光線相類似。結(jié)果，在視場中干涉條紋將近似地為平行的等厚條紋。如果M1與M2嚴(yán)格地相互垂直，那么干涉條紋將為環(huán)形的等傾條紋組。1.2

工作原理光束2′和1′發(fā)生干涉若M

1、M2平行若M1、M2有小夾角等厚條紋等傾條紋SM1G2M2

M122G111各種干涉條紋及M1，M2相應(yīng)位置如下圖示：邁克耳孫干涉儀各各種種干干涉涉條條紋紋及及M1，，M2相相應(yīng)應(yīng)位位置置如如圖圖示示：：各種干涉條紋及

M

1，M2相應(yīng)位置如右圖所示：邁克耳孫干涉儀MM12邁克耳孫干涉儀MM12邁克耳孫干涉儀MM12邁克耳孫干涉儀MM12邁克耳孫干涉儀MM12邁克耳孫干涉儀MM12邁克耳孫干涉儀MM12邁克耳孫干涉儀MM12邁克耳孫干涉儀MM12邁克耳孫干涉儀MM12邁克耳孫干涉儀MM12邁克耳孫干涉儀MM12邁克耳孫干涉儀MM12邁克耳孫干涉儀MM12邁克耳孫干涉儀MM12邁克耳孫干涉儀MM12邁克耳孫干涉儀MM12邁克耳孫干涉儀MM12邁克耳孫干涉儀MM12邁克耳孫干涉儀MM12邁克耳孫干涉儀MM12邁克耳孫干涉儀MM12邁克耳孫干涉儀MM12邁克耳孫干涉儀任任意意兩兩相相鄰鄰明明紋紋（（或或暗暗紋紋））所所對對應(yīng)應(yīng)的的空空氣氣層層厚厚度度差差為為：：等等傾傾干干涉涉時時，，若若M1平平移移○d時時，，干干涉涉條條移移過過N條條，，則則有有：：在邁克耳孫干涉儀上發(fā)生等厚干涉時，若M1平移d

引起干涉條紋移過N

條，則有：十字叉絲等厚條紋由等厚干涉原理，任意兩相鄰明紋（或暗紋）所對應(yīng)的空氣層厚度差為：1.3應(yīng)用原理此原理可用來測量微小長度。邁克耳孫干涉儀這臺干涉儀的光學(xué)元件都安裝在大石臺上，石臺浮在水銀槽上，可自由沿軸平穩(wěn)地轉(zhuǎn)動。2.邁克耳孫和莫雷實驗這臺干涉儀的光學(xué)元件都安裝在大石臺上，石臺浮在水銀槽上，可自由沿軸平穩(wěn)地轉(zhuǎn)動。邁克爾孫干涉儀俯視圖邁克耳孫和莫雷實驗背景：企圖測定地球在以太中運(yùn)動的相對速率。按照以太所設(shè)，光在以太中傳播的速率是c，而以太相對地球以速度u

運(yùn)動，在MM1路程上光速為c

+u，回程時光速為c

u，束回所需時間為邁克耳孫－莫雷實驗原理圖邁克耳孫和莫雷實驗t

=t1

t2

，兩束光波進(jìn)入人眼時的時間差相應(yīng)的光程差：來回所需時間為：沿MM2M運(yùn)動的一束光波，在由M到M2的往返路程上按照以太假設(shè)，光速都是邁克耳孫和莫雷實驗設(shè)u/c

<<1，將方括號中的量展開，略去高次項使整個干涉儀轉(zhuǎn)過90o，上述兩條光路的地位互相交換，時間差改變符號，光程差也改變，從而觀察到的干涉條紋的位置應(yīng)發(fā)生移動邁克耳孫和莫雷實驗在邁克耳孫－莫雷實驗中，令d=11m，=5.910-7

m，假定u

為地球的軌道速率，則u/c

=10-4，干涉儀轉(zhuǎn)過90o，所指望的條紋移動數(shù)目為實驗所用干涉儀可以觀察到0.01根條紋的移動，但在地球上不同地方進(jìn)行這一實驗都沒有觀察到干涉條紋的移動，得出否定的結(jié)果。邁克耳孫和莫雷實驗在邁克耳孫－莫雷實驗中，令

d=11m，=5.910-7m，假定

u

為地球的軌道速率，則

u/c