组装迈克尔逊干涉仪

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1、组装迈克尔逊干涉仪姓名：曾宇平院系：材料科学与工程学院班级：07材料物理二班学号：200710240224摘要：迈克尔逊干涉仪是一种在近代物理和近代计算机技术中有重要地位的光学仪器。迈克尔逊与他的合作者曾经用这种干涉仪完成了著名的迈克尔逊——莫雷实验，为否定以太的存在提供了重要的依据，从而推动了物理学的发展.另外，迈克尔逊进行了光谱线的结构的研究和光的波长标定标准米尺等重要工作，为物理学科的发展作出了重大的贡献。本实验是用实验的基本仪器来组装迈克尔逊干涉仪，了解迈克尔逊干涉仪的结构和原理，并掌握利用基本实验仪器来组装迈克尔逊干涉仪的方法。关键词：迈克尔逊干涉仪光的干涉干涉条纹一.实验任务

2、与要求实验要求1.组装一个机器简易的迈克尔逊干涉仪装置的光路。2.仔细调整光路，分别观察等厚干涉，等倾干涉，非定域干涉等各种干涉现象。3.将固定反射镜粘贴在压电晶片的一侧，进行压电晶片电致伸缩效应的观测。4.可写出实验报告，最好以小论文的形式完成，实验报告中应写心得体会。实验要求：1.学习按一定的原理自行组装仪器的技能，通过自行组装迈克尔逊干涉仪学习光路的调整2.学习在组装的迈克尔逊干涉仪上开拓应用的技能3.在组装的迈克尔逊干涉仪上进行压电晶片电致伸缩效应的观测。粗略测出压电晶片的的压电效应。二.实验方案实验原理相干光源：根据麦克斯韦的电磁理论,光是一种电磁波,具有干涉,衍射和偏振等特性

3、.行进的光波是电磁扰动在空间的传播,当空间的两束光波在某一区域相遇时,它们相互叠加,当满足相干条件时,可以观察到光的干涉现象,一般情况下是不满足相干条件的.对于普通的光源，保证相位差恒定成为实现干涉的关键。为了解决发光机制中初相位的无规则迅速变化和干涉条纹的形成要求相位差恒定的矛盾，可把同一原子所发出的光波分解成两列或几列，使各分光束经过不同的光程，然后相遇。这样，尽管原始光源的初相位频繁变化，分光束之间仍然可能有恒定的相位差，因此也可能产生干涉现象。光的干涉：定义，两列或几列光波在空间相遇时相互迭加，在某些区域始终加强，在另一些区域则始终削弱，形成稳定的强弱分布的现象。产生稳定干涉的条

4、件:只有两列光波的频率相同，位相差恒定，振动方向一致的相干光源，才能产生光的干涉。由两个普通独立光源发出的光，不可能具有相同的频率，更不可能存在固定的相差，因此，不能产生干涉现象。①在交迭区域内各处的强度如果不完全相同而形成一定的强弱分布，显示出固定的图象叫做干涉图样。也即对空间某处而言，干涉迭加后的总发光强度不一定等于分光束的发光强度的迭加，而可能大于、等于或小于分光束的发光强度。②通常的独立光源是不相干的。这是因为光的辐射一般是由原子的外层电子激发后自动回到正常状态而产生的。由于辐射原子的能量损失，加上和周围原子的相互作用，个别原子的辐射过程是杂乱无章而且常常中断，持续对同甚短，即使

5、在极度稀薄的气体发光情况下，和周围原子的相互作用已减至最弱，而单个原子辐射的持续时间也不超过10^-8秒。当某个原子辐射中断后，受到激发又会重新辐射，但却具有新韵初相位。这就是说，原子辐射的光波并不是一列连续不断、振幅和频率都不随时间变化的简谐波，即不是理想的单色光，而是如图所示，在一段短暂时间内(如τ=10-8s)保持振幅和频率近似不变，在空间表现为一段有限长度的简谐波列。此外，不同原子辐射的光波波列的初相位之间也是没有一定规则的。这些断续、或长或短、初相位不规则的波列的总体，构成了宏观的光波。由于原子辐射的这种复杂性，在不同瞬时迭加所得的干涉图样相互替换得这样快和这样地不规则，以致使

6、通常的探测仪器无法探测这短暂的干涉现象。尽管不同原子所发的光或同一原子在不同时刻所发的光是不相干的，但实际的光干涉对光源的要求并不那么苛刻，其光源的线度远较原子的线度甚至光的波长都大得多，而且相干光也不是同一时刻发出的。这是因为实际的干涉现象是大量原子发光的宏观统计平均结果，从微观上来说，光子只能自己和自己干涉，不同的光子是不相干的；但是，宏观的干涉现象却是大量光子各自干涉结果的统计平均效应。通常采用的方法有两种：a．分波阵面法。将点光源的波阵面分割为两部分，使之分别通过两个光具组，经反射、折射或衍射后交迭起来，在一定区域形成干涉。由于波阵面上任一部分都可看作新光源，而且同一波阵面的各个

7、部分有相同的位相，所以这些被分离出来的部分波阵面可作为初相位相同的光源，不论点光源的位相改变得如何快，这些光源的初相位差却是恒定的。杨氏双缝、菲涅耳双面镜和洛埃镜等都是这类分波阵面干涉装置。b．分振幅法。当一束光投射到两种透明媒质的分界面上，光能一部分反射，另一部分折射。这方法叫做分振幅法。最简单的分振幅干涉装置是薄膜，它是利用透明薄膜的上下表面对入射光的依次反射，由这些反射光波在空间相遇而形成的干涉现象。由于薄膜的上下表面的反射光