迈克尔逊干涉仪论文

《迈克尔逊干涉仪论文》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、迈克尔逊干涉仪实验介绍1引言迈克尔逊干涉仪是迈克尔逊1881年为了研究光速问题而精心设计的装置。它是一种利用分振幅法产尔双光束來实现T涉的精密光学装置。它将一路光分解成相互垂直的两路相丁•光，然后分別通过反射再重新汇聚在另一个方向上。蕋于其结构原因，它是光源、两个反射镜和接收器(屏或眼晴)叫苕空间完全分立，东南西北各据一方，这样很容易在光路中安插其它器件。如利川d光测玻璃折射率，测定气体折射率等。迈克尔逊干涉仪还hj■以使等厚千涉、等倾干涉及各种条纹的变动做到非常易于调整，很方便地进行各种精密测県。它设计精巧，用途广泛，在许多科研领域都能看到它的身影。如在光谱线精细结构

2、的研究和用光波标定标准米尺，比较块规长度，比较滚珠直径，测跫固体材料的热膨胀系数，检查高质虽表iftf的平整度，透明材料两表而的平行度和透镜的型，测a液体的折射率等等。它不似在现代光学实验屮人量使川，同吋在近代物理及计暈技术屮也同样奋其应川的价值。本课程论文将以实际的迈克尔逊T涉仪实验为基础，展示了迈克尔逊丁•涉仪的原理及其应用。2实验原理及装置图一足迈兑尔逊干涉仪的原理结构示意图:图一迈克尔逊干涉仪原理图来自光源S的光经分光板P1分成强度大致相等而在不同方向传播的两束光(1)和(2)，它们分別由反射镜Ml、M2反射后，又经过分光板P1射向观察系统，由丁*(1)和(2)

3、两朿光是相干光波，所以在观察系统中将见到该两光朿的干涉图样。I5/¥¥图二等效光路及其所观察到的丁涉图样实验中所用到的实际迈克氺逊干涉仪的装置图如图三所示图三迈克尔逊干涉仪实验装a图1、动镜部2、分束板3、气室部4、定镜部5、扩束镜6、光源7、观察屏仪器的安裝与调整过程如下：（1）将迈克尔逊干涉仪主体机摆放在平稳、水平的丁.作台上。有铭牌-•侧朝14用户。（2）取出一维可调升降底座、He-Ne激光器及电源，将激光器、电源与底座连接固定好后放在主机左侧。（3）可直接通过外壳观察干涉条纹。（4）将观察屏插入用户一侧的袞简闪。（5）点亮激光器，即可开始实验。3实验内容首先，按

4、‘安装’步骤完成实验前的准备工作。调整激光器一维升降底座使激光束刚好通过分束板分成两束激光分别照射到动、定反射镜的正屮心。调整动镜后的二维调节手钮，使反射后的光朿正好照射到观察屏的中心。M样调整定镜后的3颗手钮，使反射后的光束也照射到观察解的中心，并与动镜反射光斑重合（主要看两组中敁亮的两个点重合）。3.1观察点光源非定域干涉接前步骤,将短焦距扩來镜放在激光器和出光点上。使激光來会聚成点光源照亮分束板。这时在观察辟处便可看到干涉条纹。仔细调节各旋钮，使干涉条纹呈岡环，并将岡环中心调到观察屏中心。轻轻转动微调手轮，使动镜前后移动，便可观察到干涉条纹“吞”“吐”变化情况。相

5、邻两条纹的角间距为：A^=2/26/sin^,艽中d为两反射镜间空气薄膜厚度，0为点光源发出的光线的倾角。根据以上公式可推出：d愈小，条纹间距愈大，e愈小，条纹间距愈大，即干涉条纹中间疏边缘密。雒边缘的干涉条纹级次低，愈向中心级次愈高，中心级次最高。实际实验中观察到的迈克尔逊干涉图样如图四所示。阁四迈克尔逊干涉仪的干涉阁样3.2观察等厚干涉条纹适景调节动镜的左右旋转调Vf螺钉，这时定镜与动镜不在乖直，即定镜与动镜的像相距很近，并具有很小的夹角□，这吋两T•面间形成空气劈尖。当川扩肢光源照射时，就会于反射镜表而附近产生叨暗相间的平行直线状干涉条纹。相临十涉条纹的间距相等。

6、W为角很小，两光朿间的光程差近似地用5=2dcos沒表示，式屮d为厚度，0为入射角。在定镜与动镜像相交处d=0,光程差为零，应fli现直线亮条纹，称为中央条纹。因为0很小，式中cosOd，所以干涉条纹大体上是与中央明纹平行且等距离分布的直条纹。离中央明纹较远处，由干e增大，故条纹发生弯曲，弯曲的方向是凸向中央条纹。图五等厚干涉条纹3.3观察白光干涉现象內光是复合光。根裾相干条仲可知白光干涉条纹只能在零级附近产生，因为条纹位置与波长冇关。对于等厚直线干涉，若用白光源，在定镜与动镜的像相交处d=0,对各波长的光来说，其光程差均为X/2,故产生直线形陪纹，即所谓屮央条纹，在两

7、旁有十几条对称分布的彩色条纹。当d稍大时因各种不同波长的光，艽满足明喑条纹条件的情况不同，故明暗条纹相互重叠，结果就显不出条纹來。巾于白光干涉条纹较少，必须仔细地调节才能观察到。实验巾观察到的a光干涉现象如阁六所示。阁六实验中观察的u光十涉阁样3.4测量He-Ne激光的波长在调出清晰的He-Ne激光非定域圆条纹的基础上。记下人测微螺旋初始读数dO,沿同一方向转动测微螺旋，同时默数0出或消失的条纹，每50环记一次读数山，直测到第250环为止，用逐差法计算岀△么因每个环的变化相当于动镜移动了半个波长的距离，若观察到个环的变化，则移动距离Ad=