电磁场与微波实验四报告——迈克尔逊干涉实验

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1、迈克尔逊干涉实验1.实验原理如图，在平面波前进的方向上放置成45度的半透射板，在A方向上放一固定的全反射板，让B方向的全反射板可移动（连接有位移传感器）。通过A及B的波在行走路程上的“波程差”。如果这两列波的相位相差恰好为2π的整数倍，则干涉加强；当相位相差为的π奇数倍时，干涉减弱。当表头指示从一次极小变到又一次极小时，B方向的反射板就移动半波长的距离。由这个距离就可求得平面波的波长，测得(n+1)个极小幅度值的位移距离L，则：2.实验步骤迈克尔干涉实验构建图如图，使DH926B型微波分光仪两喇叭天线口

2、面互成90度，半投射版与两喇叭天线轴线互成45度，使读数机构通过它本身上面带有的两个螺钉旋入底座上相应的旋孔，使其固定在底座上。然后在读数机构和平台上分别插上全反射板，使固定的全反射板的法线与接收喇叭天线的轴线保持一致，使可移动的全反射板的法线与发射喇叭天线轴线保持一致。将DH926AD型数据采集仪提供的USB电缆线的两端根据具体尺寸分别连接到数据采集仪的USB口和计算机的USB口，此时DH926AD型数据采集仪的USB指示灯亮（蓝色），表示已连接好。然后打开DH926AD型数据采集仪的电源开关，电源指

3、示灯亮（红色），将数据集仪的通道电缆线两端分别连接DH926B型微波分光仪分度转台底部的光栅通道插座和数据采集仪的相应通道口1上。最后，察看DH1121B型三厘米固态信号源的“等幅”和“方波”档的设置，将DH926AD型数据采集仪的“等幅/方波”设置按钮设为等同于DH1121B型三厘米固态信号源的设置。开始时最好将读数机构移到20刻度一端，在此附近测出一个极小幅度的位置，以便接下来能测得更多的极小幅度的位置，减小实验误差。匀速转动读数机构的手柄，使可移动全反射板随之匀速移动。同时，转动时应小心，防止读数

4、机构上的全反射板抖动。在主菜单页面点击“迈克尔干涉实验”，弹出“建议”提示框，这是软件建议选择的“采集点数”和“脉冲通道”，单击“OK”进入“输入采集参数”界面。本实验默认选取通道2作为光栅通道插座和数据采集仪的数据接口。采集点数可根据提示选取。采集过程中，从微波分光仪读数机构的20刻度一端向读数机构70刻度一端旋转读数机构上的手柄，使可移动的全反射板随之匀速移动。绘图框中我们可实时观察到信号变化。本次实验不需用到活动臂来读取角度，而是读数机构的光传感头来读取位移。1.实验结果根据仪器的波长度，选取频率

5、点f=9.1GHz和f=9.4GHz后利用干涉法进行测量，记录实验数据与曲线，绘出如下两幅图：从第一个极小值到第三个极小值点的采样点数为930个，距离为4.65cm，λ=2*4.65/3=3.1cm相对误差ζ=3.2967-3.13.2967=5.97%从第一个极小值到第三个极小值点的采样点数为890个，距离为4.45cm，λ=2*4.45/3=2.97cmζ=3.1915-2.973。1915=6.94%固定频率点f=9.4GHz，稍微改变半透板的角度使其偏离45°（如40°或50°）,观察测试结果并

6、记录曲线数据如下：从第一个极小值到第三个极小值点的采样点数为940个，距离为4.7cm，λ=2*4.7/3=3.13cmζ=3.1915-3.133。1915=1.93%将半透板旋转90°放置，绘出如下干涉图：从第一个极小值到第三个极小值点的采样点数为900个，距离为4.5cm，λ=2*4.5/3=3.00cmζ=3.1915-3.003。1915=6.00%1.结果分析与讨论迈克尔逊干涉仪的应用 ：迈克尔逊干涉仪（英文：Michelson interferometer）是光学干涉仪中最常见的一种，其发

7、明者是美国物理学家阿尔伯特•亚伯拉罕•迈克尔逊。迈克尔逊干涉仪的原理是一束入射光分为两束后各自被对应的平面镜反射回来，这两束光从而能够发生干涉。干涉中两束光的不同光程可以通过调节干涉臂长度以及改变介质的折射率来实现，从而能够形成不同的干涉图样。迈克尔逊和爱德华•威廉姆斯•莫雷使用这种干涉仪于1887年进行了著名的迈克尔逊-莫雷实验，并证实了以太的不存在。 迈克尔逊干涉仪的最著名应用即是它在迈克尔逊-莫雷实验中对以太风观测中所得到的零结果，这朵十九世纪末经典物理学天空中的乌云为狭义相对论的基本假设提供了实

8、验依据。除此之外，由于激光干涉仪能够非常精确地测量干涉中的光程差，在当今的引力波探测中迈克尔逊干涉仪以及其他种类的干涉仪都得到了相当广泛的应用。激光干涉引力波天文台（LIGO）等诸多地面激光干涉引力波探测器的基本原理就是通过迈克尔逊干涉仪来测量由引力波引起的激光的光程变化，而在计划中的激光干涉空间天线（LISA）中，应用迈克尔逊干涉仪原理的基本构想也已经被提出。迈克尔逊干涉仪还被应用于寻找太阳系外行星的探测中，虽然在这种探测中马赫-曾特干涉