《大学物理实验》课程教学课件（PPT讲稿）迈克尔逊干涉仪

迈克耳孙干涉仪O2025年8月9日星期六

迈克耳孙干涉仪 2025年8月9日星期六

迈克耳孙干涉仪是一种利用分振幅法产生双光束以实现干涉的学仪器。真省结构简单?光路置观、精度嵩等特点，测量波长、薇尔长，折射发率和单爸光的箱干长度等。迈克耳孙干涉仪基础上发展种形式涉仪，产泛应角宇生产和科研中。迈克耳孙曾用它完成了三个著名的实验：1.否定“以太”的迈克耳孙一莫雷实验；2.研究光谱精细结构3.利用光波波长标定长度单位。迈克尔逊（1852-1931)(A. A. Michelson)迈克耳孙于1907年获得了诺贝尔物理学奖

迈克耳孙干涉仪是一种利用 分振幅法产生双光束以实现干 涉的光学仪器。具有结构简单、 光路直观、精度高等特点，可 测量光波长、微小长度、折射 率和单色光的相干长度等。在 迈克耳孙干涉仪基础上发展多 种形式干涉仪，广泛应用于生 产和科研中。 迈克尔逊 (1852-1931) (A. A. Michelson) 迈克耳孙曾用它完成了三 个著名的实验： 1.否定“以太”的迈克耳孙— 莫雷实验； 2.研究光谱精细结构； 3.利用光波波长标定长度单位。 迈克耳孙于1907年获得了诺贝尔物理学奖

一、实验目的（1）了解迈克耳孙干涉仪的原理和调整方法（2）测量光波的波长和钠双线波长差。二、实验仪器迈克耳孙干涉仪He-Ne激光器钠光灯扩束镜

一、实验目的 （1）了解迈克耳孙干涉仪的原理和调整方法 （2）测量光波的波长和钠双线波长差。 二、实验仪器 迈克耳孙干涉仪 He-Ne激光器 钠光灯 扩束镜

三、实验原理1、迈克耳孙干涉仪的构造反射镜M2反射镜（固定）M1（可移动）补偿板分光板主标尺（补偿光程，（与反射镜与分光板平行（(1mm）成45°）

三、实验原理 1、迈克耳孙干涉仪的构造 主标尺 （1mm） 反射镜M2 （固定） 反射镜 M1 (可移动) 分光板 （与反射镜 成45°） 补偿板 （补偿光程， 与分光板平行）

读数窗反射镜倾角(0.01mm)调节螺丝M2水平及竖直方向倾角调节微调鼓轮粗调鼓轮拉簧调节螺丝(10-4mm）

读数窗 (0.01mm) 微调鼓轮 (10-4mm) 反射镜倾角 调节螺丝 粗调鼓轮 M2水平及竖直 方向倾角调节 拉簧调节螺丝

仪器的读数系统微调鼓轮粗调鼓轮读数窗口毫米刻尺0.50.40.6402830正确的读数是：31.49404mm读数由三部分组成：1、机体侧面的毫米刻度尺读数，精度是1mm2、读数窗口的刻度盘读数，可读到0.01mm3、微调鼓轮读数，最小精度是0.0001mm上述三者之和，即为所需

仪器的读数系统 毫米刻尺 粗调鼓轮读数窗口 微调鼓轮 正确的读数是：31.49404mm 读数由三部分组成： 1、机体侧面的毫米刻度尺读数，精度是1mm。 2、读数窗口的刻度盘读数，可读到0.01mm。 3、微调鼓轮读数，最小精度是0.0001mm。 上述三者之和，即为所需

2、迈克耳孙于涉仪的光路M2>M,对G,成虚像M,，从E处看，相于光M1(1)和(2)等效于经M,和M,'反射。M,和(1)M2'间形成空气膜移动M,膜厚改变，光程差变化。可观察：(2)>点光源产生的非GM2G2定域于涉条纹>面光源产生的定(1)(2)域干涉条纹E

M1 M2 ➢M2对G1成虚像M2 ’ ，从E处看，相干光 (1)和(2)等效于经M1 和M2 ’反射。M1和 M2’间形成空气膜， 移动M1膜厚改变， 光程差变化。 M2 ’ G1 G2 2、迈克耳孙干涉仪的光路 （1） （2） （1） （2） E 可观察： ➢点光源产生的非 定域干涉条纹 ➢面光源产生的定 域干涉条纹 d

3、光波波长的测量>单色点光源的非定域干涉S单色点光源S在M和M，（M1M2）2d后成虚像，形成虚光源S，和S2S2它们有良好的相干性，发出的光波在相遇空间发生干涉。LMdM2-+M,S1'和S2'发出光线到达A点，光程差可表示为：S= 2dcos0GG2ka(明纹)RAS= 2dcos=O1(暗纹)(2k +1) =E2

3、光波波长的测量   = 2 cos d ( 2 cos (2 1) ( ) 2 k d k    = =  +      明纹) 暗纹 ➢单色点光源的非定域干涉 单色点光源S在M1和M2 ’ (M1∥M2’) 后成虚像，形成虚光源S1 ’和S2 ’ ， 它们有良好的相干性，发出的光 波在相遇空间发生干涉。 S1’和S2’发出光线到达A点，光 程差δ可表示为：

>干涉条纹的规律1、M,M2，接收屏垂直于S,’和S，’连线时，干涉条纹是一些以o为中心的明暗相间的圆环。M12、θ=0时，S=2d中心条纹于涉M1级次最高。M2M23、靠近中心的条纹较粗且疏，外圈条纹则细而密。4、增大光程差，圆环向外冒出，环纹由疏变密；光程差减小，圆环向里收缩，环纹变疏。5、光程差变化一个波长，冒出（或缩进）一个条纹

1、M1∥M2 ’ ，接收屏垂直于S1 ’和 S2 ’连线时，干涉条纹是一些以 o为中心的明暗相间的圆环。 2、θ=0时， 中心条纹干涉 级次最高。 3、靠近中心的条纹较粗且疏，外 圈条纹则细而密。 4、增大光程差，圆环向外冒出， 环纹由疏变密；光程差减小，圆 环向里收缩，环纹变疏。 5、光程差变化一个波长，冒出（ 或缩进）一个条纹。 ➢ 干涉条纹的规律  = d

>测量光波波长M,每“冒出”或“缩进”一M,个干涉环，相应的光程差变化一个波长，M,与△dM2'间距改变半个波长。当M1移动△d，观察到N个于涉环的变化，则有M,2Ad = N.22△d2-单色光的波长N

G1 G2 d M'2 M2 M1 d 2 =  d N  每“冒出”或“缩进”一 个干涉环，相应的光程 差变化一个波长，M1与 M2 ’间距改变半个波长。 当M1移动△d，观察到 N个干涉环的变化，则有 2 d N   单色光的波长 = ➢ 测量光波波长