1、邁克耳孫干涉儀實(shí)驗(yàn),大學(xué)物理實(shí)驗(yàn),技術(shù)物理系,簡 介,邁克耳遜（Michelson，18521931）在1881年設(shè)計(jì)了一種獨(dú)特的干涉儀，并用它從事多方面的研究。他首次以鎘元素紅光波長為單位用干涉儀準(zhǔn)確測量了國際米原器的長度，從此長度單位“米”有了絕對(duì)標(biāo)準(zhǔn)，他利用光的干涉創(chuàng)造了測量太陽系外星球直徑的方法。著名的邁克耳遜莫雷實(shí)驗(yàn)證明了光速與傳播方向無關(guān)，促進(jìn)了相對(duì)論的建立，邁克耳遜由于這方面的貢獻(xiàn)，獲得了1907年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。至今，以他命名的干涉儀仍被廣泛應(yīng)用著，其它一些重要的干涉儀也都是以它為原型演化而來的。,邁克耳遜干涉儀,實(shí)驗(yàn)儀器 數(shù)據(jù)處理 注意事項(xiàng),實(shí)驗(yàn)?zāi)康?實(shí)驗(yàn)原理 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容,實(shí)驗(yàn)

2、目的,了解邁克耳孫干涉儀的原理、結(jié)構(gòu)和調(diào)整方法。 觀察等傾和等厚干涉條紋，了解其形成條件、條紋分布特點(diǎn)及條紋的變化。 測量He-Ne激光的波長。,返回,實(shí)驗(yàn)原理,邁克耳遜干涉儀光路圖,M1與M2之間形成的是一個(gè)空氣薄膜。邁克耳遜干涉儀產(chǎn)生的干涉，與M1、M2之間的空氣薄膜產(chǎn)生的干涉一樣。改變M1、M2的相對(duì)位置，就可以得到各種形式的干涉條紋。,薄膜等傾干涉,薄膜等傾干涉是分振幅干涉。設(shè)薄膜上下表面平行。如圖,h,S,a1,a2,i,D,A,B,n,C,即入射角相同的點(diǎn)的光程差L相同，故稱等傾干涉。干涉圖樣為同心圓。,條紋方程,（明條紋） （暗條紋）,a1與a2的光程差為,利用薄膜等傾干涉測波長

3、,干涉圖象中，隨著d 的增大或減小，條紋從中心“冒出”或向中心“縮入”。設(shè)M1移動(dòng)d時(shí)，K的變化量為N則,數(shù)出N個(gè)條紋對(duì)應(yīng)的d，即可求出波長。,薄膜等厚干涉,若薄膜的上下底面不平行，光線經(jīng)上下表面反射后得到的一對(duì)相干光a1與a2，將不再平行，如圖,a2,設(shè)某處膜的厚度為h，膜的折射率為n，則兩束相干光的光程差L為,干涉條紋沿等厚線分布，故稱為等厚干涉。干涉圖樣是等距離分布的明暗相間的直條紋。,定域干涉和非定域干涉,當(dāng)光源是擴(kuò)展光源時(shí)，不論是等傾干涉還是等厚干涉，所產(chǎn)生的干涉條紋都有一定位置，這些干涉稱為定域干涉。,當(dāng)光源是點(diǎn)光源時(shí)，凡是兩束光相遇處都可看到干涉條紋，這些干涉稱為非定域干涉。,返

4、回,觀察屏,分光板,補(bǔ)償板,全反鏡,水平調(diào)節(jié)螺絲,返回,實(shí)驗(yàn)儀器,豎直調(diào)節(jié)螺絲,一 、利用非定域等傾干涉條紋測單色光波長 非定域等傾干涉條紋的調(diào)節(jié) 調(diào)節(jié)M1 、M2背后的三個(gè)螺絲，使得M1 鏡中的兩組反射點(diǎn)的最亮點(diǎn)重合。從觀察屏上看干涉圖樣。,實(shí)驗(yàn)內(nèi)容,記下M1鏡的初始位置，然后每縮進(jìn)或冒出20個(gè)條紋記錄一次M1鏡的位置，依次記錄d0 、d1 、d2 d11共12個(gè)數(shù)。，根據(jù)公式 ，用逐差法求波長。, 測定單色光的波長,二、觀察和記錄各種干涉條紋,1. 調(diào)節(jié)觀M1鏡的位置，觀察和記錄非定域和定域的等傾干涉條紋。 2.減小M1與M2之間的距離（可看到條紋變稀、變粗），直至視場中剩下一兩條彎曲條紋，調(diào)節(jié)M2一側(cè)的水平微調(diào)螺絲，及M1鏡的微調(diào)螺旋，觀察和記錄非定域和定域的等厚干涉條紋。,三、白光條紋的調(diào)節(jié),調(diào)出等厚干涉條紋，換上白光光源，微調(diào)M1可觀察到彩色條紋。當(dāng)彩色條紋中心黑條紋位于視場中心時(shí)，儀器處于零光程點(diǎn)。,返回,數(shù)據(jù)處理,返回,嚴(yán)禁手摸所有光學(xué)表面 測量時(shí)，微調(diào)螺旋只能向一個(gè)方向