邁克爾遜干涉儀的調(diào)節(jié)和使用課件

邁克爾遜干涉儀的調(diào)節(jié)和使用

MichelsonInterferometer沈陽城市學(xué)院物理實驗教學(xué)中心物理實驗教學(xué)中心邁克爾遜干涉儀的調(diào)節(jié)和使用

MichelsonInt1．阿爾伯特-邁克爾遜簡介

（AlbertAbrahanMichelson，1852～

1931）

美國著名實驗物理學(xué)家：邁克爾遜，1852年12月19日出生于波蘭一個猶太商人家庭，1856年隨父母移居美國.1873年畢業(yè)于美國海軍學(xué)院。邁克爾遜及其對物理學(xué)發(fā)展的主要貢獻物理實驗教學(xué)中心1．阿爾伯特-邁克爾遜簡介（AlbertAbraha1883年任俄亥俄州克利夫蘭市開斯應(yīng)用科學(xué)學(xué)院物理學(xué)教授1889年成為麻省伍斯特的克拉克大學(xué)的物理學(xué)教授。1892年到一個全新的大學(xué)——芝加哥大學(xué)任物理學(xué)系教授，并成為該系第一任系主任。邁克爾遜及其對物理學(xué)發(fā)展的主要貢獻物理實驗教學(xué)中心1883年任俄亥俄州克利夫蘭市開斯應(yīng)用科學(xué)學(xué)院物理學(xué)教授邁克1907年邁克爾遜因為“發(fā)明光學(xué)干涉儀并使用其進行光譜學(xué)和基本度量學(xué)研究”而成為美國歷史上第一位諾貝爾物理學(xué)獎獲得者。

1910-1911年擔(dān)任美國科學(xué)促進會主席。1923-1927年擔(dān)任美國科學(xué)院院長。

月球上的一個環(huán)形山是以他的名字命字。1931年5月9日逝世于加利福尼亞的帕薩迪納。邁克爾遜及其對物理學(xué)發(fā)展的主要貢獻物理實驗教學(xué)中心1907年邁克爾遜因為“發(fā)明光學(xué)干涉儀并使用其進行光譜學(xué)和基2、“以太漂移”學(xué)說的提出

十八世紀(jì)后，惠更斯、楊氏雙縫干涉實驗證明了光的波動性，并建立了光的波動理論。人們?yōu)榱私忉尮獾膫鞑ザ搿耙蕴钡母拍?。設(shè)想“以太”是彌漫在整個宇宙空間的一種物質(zhì)。光借助“以太”這種介質(zhì)傳播?！耙蕴钡奶岢鍪羌僭O(shè)，被當(dāng)時物理學(xué)界所接受。但如何用實驗驗證“以太”的存在，許多物理學(xué)家用不同的實驗進行了檢驗，具有代表性的是邁克爾遜的干涉儀實驗最為著名。

物理實驗教學(xué)中心2、“以太漂移”學(xué)說的提出十八世紀(jì)后，惠更斯、3、邁克爾遜－莫雷實驗

按經(jīng)典理論地球在“以太”中繞太陽公轉(zhuǎn)，就象急馳的火車相對于周圍空氣運動而產(chǎn)生一股風(fēng)一樣.也應(yīng)有一股“以太風(fēng)”。邁克爾遜---------莫雷實驗就是為了測量“以太風(fēng)”而設(shè)計的。物理實驗教學(xué)中心3、邁克爾遜－莫雷實驗按經(jīng)典理論地球在“以太”實驗裝置如圖所示

物理實驗教學(xué)中心實驗裝置如圖所示物理實驗教學(xué)中心引言邁克爾遜干涉儀是1883年美國物理學(xué)家邁克爾遜和莫雷合作，為研究“以太”漂移實驗而設(shè)計制造出來的精密光學(xué)儀器，實驗結(jié)果否定了“以太”的存在，促進了相對論的建立.此后，邁克爾遜又用它做了兩個重要實驗，首次系統(tǒng)地研究光譜線的精細結(jié)構(gòu)，以及直接將光譜線的波長與標(biāo)準(zhǔn)米尺進行比較.后人還利用該干涉儀的原理，研制出各種專用干涉儀.邁克爾遜因發(fā)明精密光學(xué)儀器和借助這些儀器在光譜學(xué)和度量學(xué)的研究工作中所做出的貢獻，被授予了1907年度諾貝爾物理學(xué)獎

.物理實驗教學(xué)中心引言邁克爾遜干涉儀是1883年美國物理學(xué)家邁克爾

對于這個實驗，愛因斯坦稱贊是“物理學(xué)所有實驗中最美的實驗”，“邁克爾遜是偉大的天才”，是“科學(xué)家中的藝術(shù)家”。這個實驗的成功，歸功于邁克爾遜的“科學(xué)家的感觸手法，尤其是對于對稱形式的感覺”。

邁克爾遜本人體會到，這個實驗“需要研究者有學(xué)者的分析智慧、藝術(shù)家的審美和詩人的形象性語言?！?/p>

邁克爾遜—莫雷實驗圖最初的邁克爾遜干涉儀現(xiàn)代的邁克爾遜干涉儀物理實驗教學(xué)中心對于這個實驗，愛因斯坦稱贊是“物理學(xué)所有實驗中最美的實驗?zāi)康牧私膺~克爾遜干涉儀的結(jié)構(gòu)、原理及調(diào)節(jié)和使用方法；

觀察等傾干涉條紋，學(xué)會測量He-Ne激光的波長；學(xué)習(xí)測定納光雙線的波長差。

物理實驗教學(xué)中心實驗?zāi)康牧私膺~克爾遜干涉儀的結(jié)構(gòu)、原理及調(diào)節(jié)和使用方法；物實驗儀器：邁史爾遜干涉儀：WSM200He-Ne激光器：JGQ-250擴束鏡：物理實驗教學(xué)中心實驗儀器：邁史爾遜干涉儀：WSM200物理實驗教學(xué)中心邁克爾遜干涉儀的結(jié)構(gòu)與光路固定鏡M1可動鏡M2分光板G1補償板G2粗調(diào)手輪微調(diào)手輪刻度盤傾度微調(diào)傾度微調(diào)物理實驗教學(xué)中心邁克爾遜干涉儀的結(jié)構(gòu)與光路固定鏡M1可動鏡M2分光板G1補償導(dǎo)軌毫米刻度盤物理實驗教學(xué)中心導(dǎo)軌毫米刻度盤物理實驗教學(xué)中心邁克爾遜干涉儀的讀數(shù)系統(tǒng)主尺粗動手輪讀數(shù)窗口微動手輪33＋0.52＋0.00246＝33.52246mm分度值1mm分度值10-2mm分度值10-4mm，可估讀至10-5mm物理實驗教學(xué)中心邁克爾遜干涉儀的讀數(shù)系統(tǒng)主尺粗動手輪讀數(shù)窗口微動手輪33＋0主尺粗動手輪讀數(shù)窗口微動手輪最后讀數(shù)為：？32.52215mm物理實驗教學(xué)中心主尺粗動手輪讀數(shù)窗口微動手輪最后讀數(shù)為：？32.52215m半透半反膜補償板d11’22’邁克爾遜干涉儀原理圖邁克耳遜干涉儀產(chǎn)生的干涉，與M1

、M2之間的空氣薄膜產(chǎn)生的干涉一樣。物理實驗教學(xué)中心半透半補償板d11’22’邁克爾遜干涉儀原理圖邁克耳遜干涉儀實驗原理物理實驗教學(xué)中心實驗原理物理實驗教學(xué)中心DPLC3A1B2(n2

>n1，薄膜上下表面平行)2與3的光程差為：加強明紋減弱暗紋等傾干涉原理物理實驗教學(xué)中心DPLC3A1B2(n2>n1，薄膜上下表面平行)2與3iiiisf1n3n2ne點光源的等傾干涉條紋干涉條紋的級次K僅與傾角i有關(guān)，點光源S發(fā)出的光線中，具有同一傾角的反射光線會聚干涉，形成同一級次圓環(huán)形干涉條紋，稱為等傾干涉條紋。條紋中心處，入射角i=0對應(yīng)條紋級次最高物理實驗教學(xué)中心iiiisf1n3n2ne點光源的等傾干涉條紋干涉條紋三實驗測量原理邁干儀的干涉原理單色光源反射鏡

反射鏡與成角補償板

分光板

移動導(dǎo)軌擴束鏡物理實驗教學(xué)中心三實驗測量原理邁干儀的干涉原理單色光源反射鏡反射鏡與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，即M1與M2‘平行時，可以觀察到等傾干涉條紋。中心處兩束相干光的物理實驗教學(xué)中心反射鏡反射鏡單色光源的像光程差為在邁兩相干光束在空間完全分開，并可用移動反射鏡的方法改變兩光束的光程差.若中心處為明條紋，則若改變反射鏡的位置，使中心仍為明條紋，則只要測出干涉儀中M1移動的距離?d,并數(shù)出相應(yīng)的“吞吐”環(huán)數(shù)?k,就可求出λ.波長測量原理物理實驗教學(xué)中心兩相干光束在空間完全分開，并可用移動反射鏡的方法改變兩光束的觀察干涉圓環(huán)的環(huán)心，如增大d，k也增大，環(huán)心的級次也增大，環(huán)心不斷冒出環(huán)紋，環(huán)紋增多變密；如減小d，則發(fā)生相反的情景，環(huán)心不斷縮入環(huán)紋，條紋減少變疏。物理實驗教學(xué)中心觀察干涉圓環(huán)的環(huán)心，如增大d，k也增大，環(huán)心的級次也增大，環(huán)實驗內(nèi)容物理實驗教學(xué)中心實驗內(nèi)容物理實驗教學(xué)中心一、調(diào)整邁克爾遜干涉儀及其光路（1）粗調(diào)：①將M1、M2方位螺釘和拉簧調(diào)至半松半緊狀態(tài)

②調(diào)激光器方位，使反射光大致對稱分布（2）細調(diào)：調(diào)節(jié)M1、M2方位螺釘，使反射光對準(zhǔn)激光出口調(diào)節(jié)M2后面的三個螺釘，使最亮的兩個點重合物理實驗教學(xué)中心一、調(diào)整邁克爾遜干涉儀及其光路（1）粗調(diào)：①將M1、M2方（3）微調(diào)：調(diào)節(jié)拉簧，使在屏正中央得一正圓形干涉條紋（4）精調(diào)：換面光源，調(diào)節(jié)微調(diào)拉簧至中心條紋大小不隨眼睛移動而改變（5）.調(diào)節(jié)微量讀數(shù)鼓輪向一個方向轉(zhuǎn)動幾圈，直至圓環(huán)涌出(或收縮)，記錄M2的初始位置d1。（6）.繼續(xù)按原方向轉(zhuǎn)動微量讀數(shù)鼓輪，當(dāng)Δk=30時，記錄M2的位置di，連續(xù)測量九次,用逐差法進行數(shù)據(jù)處理。物理實驗教學(xué)中心（3）微調(diào)：調(diào)節(jié)拉簧，使在屏正中央得一正圓形干涉條紋（4）精二、測量He-Ne激光的波長,記錄動鏡M2的位置di變化環(huán)數(shù)M2的位置di(mm)變化環(huán)數(shù)M2的位置di(mm)020050250100300150350物理實驗教學(xué)中心二、測量He-Ne激光的波長,記錄動鏡M2的位置di變化M2三、數(shù)據(jù)處理波長計算公式波長平均值波長不確定度波長結(jié)果：物理實驗教學(xué)中心三、數(shù)據(jù)處理波長計算公式波長平均值波長不確定度波長結(jié)果：物理注意事項①移動儀器時，只能手握底座上部，不能碰觸底座上部的各個部件.②動鏡M2后面的三顆螺絲以及分光板、補償板的方位均已調(diào)好，不許用手觸摸.③測量時,要注意消除傳動系統(tǒng)的空程差.④不要用眼睛直接對著激光.觀察非定域干涉時，也不許用眼睛直接觀看激光干涉條紋，以保證眼睛的安全.⑤不許觸摸激光電源的高壓帶電部位.

物理實驗教學(xué)中心注意事項①移動儀器時，只能手握底座上部，不能碰觸底座上部數(shù)據(jù)處理及分析1.用逐差法計算He－Ne激光的波長.2.將測得波長λ與公認值λs進行百分差比較.He-Ne激光：λs=632.8nm3.計算鈉雙線的波長差，并與公認值Δλs進行百分差比較.鈉光平均波長：λ12=589.294nm鈉光雙線：Δλs=0.597nm物理實驗教學(xué)中心數(shù)據(jù)處理及分析1.用逐差法計算He－Ne激光的波長.物理實驗思考題1、邁克爾孫干涉儀上的“補償板”的作用是什么？它的厚度與實驗中采用的光源有何關(guān)系？它的安裝位置對實驗有什么樣的影響？2、什么是空程？測量時應(yīng)如何操作才能避免引入空程？物理實驗教學(xué)中心思考題1、邁克爾孫干涉儀上的“補償板”的作用是什么？它的厚度講解結(jié)束，開始實驗！謝謝！物理實驗教學(xué)中心物理實驗教學(xué)中心講解結(jié)束，開始實驗！謝謝！物理實驗教學(xué)中心物理實驗教學(xué)中心延伸實驗

干涉法測量固體的線脹系數(shù)將待測金屬桿置于可變熱源中，一端固定，另一端與平面鏡M1頂牢，在溫度升高、金屬桿膨脹過程中，就會推動M1移動，在觀察屏上會發(fā)現(xiàn)有條紋移動，記下在某個溫度區(qū)間移動的條紋數(shù)，就可以計