西安邮电大学：物理实验教学中心（课件）迈克尔逊干涉仪的调整与使用

大学物理实验迈克尔逊干涉仪的调整与使用物理实验教学中心

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背景简介迈克尔逊干涉仪是美国物理学家迈克尔逊与莫雷合作于1883年设计制造出的一种精密光学仪器。他们用此做了非常著名的迈克尔逊一一莫雷实验，可以说它是狭义相对论的实验基础，为物理学的发展做出了重要贡献。该仪器可以精密地测量微小长度，利用它的原理还能够制成各种专用干涉仪器它被广泛地应用于生产和科研各领域

2 背景简介 1883 ——

【实验目的）1、了解迈克尔逊干涉仪的结构，学会其调节方法。2、观察迈克尔逊干涉仪形成的干涉图样。3、用迈克尔逊干涉仪测量He-Ne激光波长

1、了解迈克尔逊干涉仪的结构，学会其调节 方法。 2、观察迈克尔逊干涉仪形成的干涉图样。 3、用迈克尔逊干涉仪测量 He-Ne激光波长

【实验仪器】迈克尔逊干涉仪，HeNe激光器

迈克尔逊干涉仪，He—Ne激光器

活动反射镜干涉光路原理图补停板分束板1光因史反然镜

干涉光路原理图

【实验原理】观察者从E处向G1看去，除直接看到M2外还看→M2d到M1的像M1光（1）和（2）如Mi+(2)同M2、M1反射过来的，因G1G2此迈克尔逊干涉仪中所产生0的于涉和M2~M1间“形成的空气薄膜的干涉等效-光（1）两次通过G2，光2）两次通过G1，G1、G2厚度相同，因此计算光（1）E和（2）的光程差时，只需计算空气中的光程差即可

E G1 M2 M1 M1′ , (1) (2) M2 M1′ M2 M1′ (1) G2 (2) G1 G1 G2 (1) (2)

k明条纹A=2dcosi=C暗条纹(2k+1)2/2M2dA.M1其中，为入射角，为M2~M1间空气博膜的厚度，为干涉条纹级序，为光波波长。光程差只决定与入射角，为等倾干涉

7 M2 M1′ 2 cos (2 1) / 2 k d i k          明条纹 暗条纹

等倾干涉条纹---同心圆环(ka明条纹N=2dcosi=暗条纹(2k+1)2/2条纹特点·1、越小，级次越大，i=0时级次最高2、d增加时条纹涌出，d减小时条纹潘没。针对=0的中央条纹，当d增加（减小半个波长时便有一个条纹涌出（没）。设涌出或没的条纹数N，则入=2△d/N·3、d增大时条纹变细变密，d减小时条纹变粗变疏

等倾干涉条纹-同心圆环 条纹特点 • 1、i越小，级次越大，i=0时级次最高。 • 2、d增加时条纹涌出，d减小时条纹淹没。针对 i=0的中央条纹，当d增加（减小）半个波长时， 便有一个条纹涌出（淹没）。设涌出或淹没的条 纹数N，则λ=2Δd/N. • 3、d增大时条纹变细变密，d减小时条纹变粗变疏。 2 cos (2 1) / 2 k d i k          明条纹 暗条纹

C若M2与M1不平行光线经下表M2Ad面反射后得到的一对相于光也将不再平行，如图。设某处膜的厚度为M1d如果入射角i以及的夹角α都很小时，两束相干光的光程差为：ka明条纹△=2d-di?=暗条纹(2k+1)元/2干涉条纹沿等厚线分布，故称为等厚干涉

2 2 (2 1) / 2 k d di k         明 条 纹 暗 条 纹 M2 M1’ d , i α

则形成等厚干涉条纹------直条纹ka明条纹△=2d-di?暗条纹(2k+1)a/2条纹特点·1、当i很小时，^=2d，干涉图样是等距离分布的明暗相间的直条纹：2、离中央条纹较远处，di影响较大，条纹弯曲凸向中央条纹，离交线越远，条纹越弯曲

则形成等厚干涉条纹-直条纹 2 2 (2 1) / 2 k d di k           明条纹 暗条纹 条纹特点 • 1、当i很小时，△=2d，干涉图样是等距离分布的 明暗相间的直条纹； • 2、离中央条纹较远处， 影响较大，条纹弯曲 凸向中央条纹，离交线越远，条纹越弯曲。 2 di