邁克爾遜干預(yù)儀

測(cè)量光波波長(zhǎng)一實(shí)驗(yàn)?zāi)康募耙罅私膺~克爾遜干預(yù)儀的結(jié)構(gòu)和干預(yù)條紋的形成原理。通過(guò)觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，加深對(duì)干預(yù)原理的理解。學(xué)會(huì)邁克爾遜干預(yù)儀的調(diào)整和使用方法。觀察等傾干預(yù)條紋，測(cè)量激光的波長(zhǎng)。二實(shí)驗(yàn)儀器邁干儀的歷史背景邁克耳遜〔AlbertAbrhamMichelson,1852-1931〕,邁克爾遜1852年12月19日出生在普魯士，2歲時(shí)隨父母移民美國(guó)。1907年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)授予芝加哥大學(xué)的邁克耳遜，以表彰他對(duì)光學(xué)精密儀器及用之于光譜學(xué)與計(jì)量學(xué)研究所作的奉獻(xiàn)。邁克耳遜是著名的實(shí)驗(yàn)物理學(xué)家。他以精密測(cè)量光的速度和以空前精密度進(jìn)行以太漂移實(shí)驗(yàn)而聞名于世。他發(fā)現(xiàn)的以他的名字命名的干預(yù)儀至今還有廣泛的應(yīng)用。邁克耳遜干預(yù)儀是１８８３年美國(guó)物理學(xué)家邁克耳遜和莫雷合作，為研究“以太”漂移實(shí)驗(yàn)而設(shè)計(jì)制造出來(lái)的精密光學(xué)儀器。實(shí)驗(yàn)結(jié)果否認(rèn)了以太的存在，解決了當(dāng)時(shí)關(guān)于“以太”的爭(zhēng)論，并為愛(ài)因斯坦發(fā)現(xiàn)相對(duì)論提供了實(shí)驗(yàn)依據(jù)。二實(shí)驗(yàn)儀器由于邁克爾遜干預(yù)儀將兩相干光束完全分開(kāi)，它們之間的光程差可以根據(jù)要求作各種改變，測(cè)量結(jié)果可以精確到與波長(zhǎng)相比較，所以應(yīng)用很廣。邁克爾遜用干預(yù)儀最先以光的波長(zhǎng)測(cè)定了國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)米尺的長(zhǎng)度。因?yàn)楣獾牟ㄩL(zhǎng)是物質(zhì)根本特性之一，是永久不變的，這樣就可以把長(zhǎng)度的標(biāo)準(zhǔn)建立在一個(gè)永久不變的根底之上。此外，邁克爾遜干預(yù)儀還被用來(lái)研究光譜線的精細(xì)結(jié)構(gòu)，這些都大大推動(dòng)了原子物理與計(jì)量科學(xué)的開(kāi)展，邁克爾遜干預(yù)儀的原理還被開(kāi)展和改進(jìn)為其他許多形式的干預(yù)儀器。例如米尺的標(biāo)定及干預(yù)分光工作已改用法布里－珀羅干預(yù)儀。但邁克耳遜干預(yù)儀的根本結(jié)構(gòu)仍然是許多干預(yù)儀的根底。目前根據(jù)邁克耳遜的根本原理研制的各種精密儀器廣泛用于生產(chǎn)和科研領(lǐng)域。二實(shí)驗(yàn)儀器邁克爾遜干預(yù)儀激光器光源分光板補(bǔ)償板擴(kuò)束鏡反射鏡M1反射鏡M2觀察屏M2移動(dòng)導(dǎo)軌三實(shí)驗(yàn)測(cè)量原理DPLC3A1B2(n2>n1，薄膜上下外表平行)2與3的光程差為：加強(qiáng)明紋減弱暗紋等傾干預(yù)原理三實(shí)驗(yàn)測(cè)量原理iiiisf1n3n2ne點(diǎn)光源的等傾干涉條紋干預(yù)條紋的級(jí)次K僅與傾角i有關(guān)，點(diǎn)光源S發(fā)出的光線中，具有同一傾角的反射光線會(huì)聚干預(yù)，形成同一級(jí)次圓環(huán)形干預(yù)條紋，稱(chēng)為等傾干預(yù)條紋。條紋中心處，入射角i=0對(duì)應(yīng)條紋級(jí)次最高三實(shí)驗(yàn)測(cè)量原理邁干儀的干預(yù)原理單色光源反射鏡

反射鏡與成角補(bǔ)償板

分光板

移動(dòng)導(dǎo)軌擴(kuò)束鏡三實(shí)驗(yàn)測(cè)量原理反射鏡反射鏡單色光源的像光程差為在邁克爾遜干涉儀中產(chǎn)生的干涉相當(dāng)于厚度為d的空氣薄膜所產(chǎn)生的干涉，當(dāng)M1與M2垂直時(shí)，即M1與M2‘平行時(shí)，可以觀察到等傾干涉條紋。中心處兩束相干光的三實(shí)驗(yàn)測(cè)量原理兩相干光束在空間完全分開(kāi)，并可用移動(dòng)反射鏡的方法改變兩光束的光程差.假設(shè)中心處為明條紋，那么假設(shè)改變反射鏡的位置，使中心仍為明條紋，那么只要測(cè)出干預(yù)儀中M1移動(dòng)的距離?d,并數(shù)出相應(yīng)的“吞吐”環(huán)數(shù)?k,就可求出λ.波長(zhǎng)測(cè)量原理四實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)要求每間隔50條條紋記錄數(shù)據(jù)

用逐差法處理數(shù)據(jù)平面鏡的位置d1d2d3d4d5平面鏡的位置d6d7d8d9d10△di＝di＋5－di20為機(jī)械傳遞系數(shù)四實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)要求簡(jiǎn)單求解不確定度先計(jì)算?d的不確定度?再計(jì)算λ的不確定度?λ五實(shí)驗(yàn)本卷須知必須了解儀器的操作和使用方法前方可使用。為了使測(cè)量結(jié)果正確，必須防止引入空程，應(yīng)將手輪按原方向轉(zhuǎn)幾圈，直到干預(yù)條紋開(kāi)始均勻移動(dòng)后，才可測(cè)量。在調(diào)節(jié)和測(cè)量過(guò)程中，一定要非常細(xì)心和耐心，轉(zhuǎn)動(dòng)手輪時(shí)要緩慢、均勻，切忌用力過(guò)猛。激光不能直射入眼。輕拿輕放，防止使光學(xué)儀器或元件受到?jīng)_擊或震動(dòng)、摔落。切忌用手觸摸元件的光學(xué)外表，應(yīng)拿取磨砂面或邊緣。不能對(duì)著光學(xué)元件說(shuō)話、咳嗽、打噴嚏。絕對(duì)不許用手觸摸各光學(xué)元件，光學(xué)外表有灰塵或污痕，可用鏡頭紙、丙酮進(jìn)行處理，切忌用手、衣服等。實(shí)驗(yàn)完畢，數(shù)據(jù)經(jīng)檢查前方可撤除光路，整理儀器，一切復(fù)位。思考邁干儀還有沒(méi)有其它的用途？邁克耳遜干預(yù)儀的兩臂中便于插放待測(cè)樣品，由條紋的變化測(cè)量