邁克爾遜干涉儀實(shí)驗(yàn)

1、 邁克爾遜干涉儀實(shí)驗(yàn)邁克爾遜干涉儀實(shí)驗(yàn)大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)大學(xué)物理實(shí)驗(yàn) 【實(shí)驗(yàn)原理】【實(shí)驗(yàn)原理】邁克爾遜干涉儀是利用分振幅法產(chǎn)生雙光束以邁克爾遜干涉儀是利用分振幅法產(chǎn)生雙光束以實(shí)現(xiàn)干涉。通過調(diào)整該干涉儀，可以產(chǎn)生等厚干涉實(shí)現(xiàn)干涉。通過調(diào)整該干涉儀，可以產(chǎn)生等厚干涉條紋，也可以產(chǎn)生等傾干涉條紋，主要用于長度和條紋，也可以產(chǎn)生等傾干涉條紋，主要用于長度和折射率的測量。若觀察到的干涉條紋移動(dòng)一條，便折射率的測量。若觀察到的干涉條紋移動(dòng)一條，便是平面鏡是平面鏡 的動(dòng)臂移動(dòng)量為的動(dòng)臂移動(dòng)量為/2/2，等效于與，等效于與的像之間的空氣膜厚度改變的像之間的空氣膜厚度改變/2/2。 1m1m2m1 1、邁克爾遜干涉儀

2、結(jié)構(gòu)原理、邁克爾遜干涉儀結(jié)構(gòu)原理接收屏分光板補(bǔ)償板平面鏡1m平面鏡2m2m粗動(dòng)手輪微調(diào)螺絲微動(dòng)手輪邁克耳遜干涉儀原理圖邁克耳遜干涉儀原理圖 補(bǔ)償板補(bǔ)償板分光板分光板s s光源光源1m2m2md2g1gps s光源，光源，p p觀察屏，觀察屏，g1g1、g2g2為材料厚度相同的平行板，為材料厚度相同的平行板，g1g1為分光板，其后表面為鍍銀的半透半反膜，以便將為分光板，其后表面為鍍銀的半透半反膜，以便將入射光分成振幅近乎相等的反射光和透射光。入射光分成振幅近乎相等的反射光和透射光。g2g2為補(bǔ)為補(bǔ)償板，它補(bǔ)償了反射光和透射光的附加光程差。償板，它補(bǔ)償了反射光和透射光的附加光程差。m1m1、m2m

3、2是相互垂直的平面反射鏡，是相互垂直的平面反射鏡， m2m2是是m2m2的虛象。這兩的虛象。這兩束光波分別在束光波分別在m1m1、m2m2上反射后逆著各自入射方向返回，上反射后逆著各自入射方向返回，最后都到達(dá)最后都到達(dá)p p處形成干涉條紋。處形成干涉條紋。移動(dòng)移動(dòng)m1m1，改變干涉間距，可觀察到干涉條紋隨之改，改變干涉間距，可觀察到干涉條紋隨之改變。二平面反射鏡之間距離增大時(shí)，中心就變。二平面反射鏡之間距離增大時(shí)，中心就“吐出吐出”一個(gè)個(gè)圓環(huán)；距離減少時(shí)，中心就一個(gè)個(gè)圓環(huán)；距離減少時(shí)，中心就“吞進(jìn)吞進(jìn)”一個(gè)個(gè)一個(gè)個(gè)圓環(huán)。圓環(huán)。 2 2、點(diǎn)光源產(chǎn)生的非定域干涉、點(diǎn)光源產(chǎn)生的非定域干涉一個(gè)點(diǎn)光源一

4、個(gè)點(diǎn)光源s s產(chǎn)生的光束經(jīng)產(chǎn)生的光束經(jīng)m1m1和和m2m2反射后產(chǎn)生的干涉現(xiàn)反射后產(chǎn)生的干涉現(xiàn)象，相當(dāng)于沿軸向分布的兩個(gè)象，相當(dāng)于沿軸向分布的兩個(gè)虛光源虛光源s1s1、s2s2所產(chǎn)生的相所產(chǎn)生的相干光發(fā)出的球面波在相遇空間干光發(fā)出的球面波在相遇空間處處相干，所以觀察屏放入光處處相干，所以觀察屏放入光場疊加區(qū)的任何位置處，都可場疊加區(qū)的任何位置處，都可觀察到形狀不同的干涉條紋，觀察到形狀不同的干涉條紋，稱這種條紋為非定域干涉條紋。稱這種條紋為非定域干涉條紋。s1s2s1m2m3 3、等傾干涉、等傾干涉 當(dāng)和當(dāng)和 嚴(yán)格平行時(shí)（即嚴(yán)格平行時(shí)（即和和 相互垂直），相互垂直），所得的干涉為等傾干涉。所有

5、傾角為所得的干涉為等傾干涉。所有傾角為 的入射光束由的入射光束由和和 反射的光波的光程差均為反射的光波的光程差均為 。此時(shí)。此時(shí)干涉產(chǎn)生的條件為干涉產(chǎn)生的條件為 : : 1m2m1m2m1m2mcos2d,212,cos2kkd1,2,k 明條紋明條紋0,1,2,k 暗條紋暗條紋式中稱為干涉級(jí)次。因?yàn)橄嗤肷浣堑娜肷涔饩哂惺街蟹Q為干涉級(jí)次。因?yàn)橄嗤肷浣堑娜肷涔饩哂邢嗤墓獬滩睿嗤墓獬滩睿?所以干涉圖樣是由一組同心明暗相所以干涉圖樣是由一組同心明暗相間的圓環(huán)組成。間的圓環(huán)組成。 k圖圖4 4 白光干涉條紋白光干涉條紋4 4、白光干涉、白光干涉0d2/用白光光源只有在用白光光源只有在附近能觀

6、察到干涉條紋，這附近能觀察到干涉條紋，這時(shí)對各種波長的光來說，其時(shí)對各種波長的光來說，其光程差均為，光程差均為，故產(chǎn)生直故產(chǎn)生直線黑紋，即中央暗紋，兩邊線黑紋，即中央暗紋，兩邊是對稱分布的彩色條紋。是對稱分布的彩色條紋。 【實(shí)驗(yàn)內(nèi)容】【實(shí)驗(yàn)內(nèi)容】2 2、每、每“吐出吐出”3030個(gè)條紋測一次，連續(xù)測個(gè)條紋測一次，連續(xù)測5 5次。次。1 1、每、每“吞進(jìn)吞進(jìn)”3030個(gè)條紋測一次，連續(xù)測個(gè)條紋測一次，連續(xù)測5 5次。次?！緮?shù)據(jù)處理】【數(shù)據(jù)處理】1 1、計(jì)算波長，計(jì)算相對誤差，正確表示測量結(jié)果。、計(jì)算波長，計(jì)算相對誤差，正確表示測量結(jié)果。注：注：632.8nm理10邁克耳孫干涉儀實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄表：（每次邁克耳孫干涉儀實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄表：（每次3030個(gè)條紋）個(gè)條紋）10d次數(shù)次數(shù)9d8d7d6d1d2d3d4d5d起點(diǎn)起點(diǎn)( (mm) )終點(diǎn)終點(diǎn)( (mm) )吞吞吐吐13245起點(diǎn)起點(diǎn)( (mm) )終點(diǎn)終點(diǎn)( (mm) )起點(diǎn)起點(diǎn)( (mm) )終點(diǎn)終點(diǎn)( (mm) )起點(diǎn)起點(diǎn)( (mm) )終點(diǎn)終點(diǎn)( (mm) )起點(diǎn)起點(diǎn)( (mm) )終點(diǎn)終點(diǎn)( (mm) )起點(diǎn)起點(diǎn)( (mm) )終點(diǎn)終點(diǎn)(