毕光学2实验展板.doc

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1、迈克尔逊干涉实验迈克尔逊干涉仪，是1881年美国物理学家迈克尔逊和莫雷合作，为研究“以太”漂移而设计制造出来的精密光学仪器。迈克耳逊干涉仪是一种典型的分振幅法产生双光束干涉的仪器。通过调整该干涉仪，可以产生等厚干涉条纹，也可以产生等倾干涉条纹。利用它能精确测量固体和气体的折射率，测量长度和长度的微小变化，研究光源的时间相干性及检验光学材料的均匀性等。等倾干涉时，若观察到干涉条纹移动一条，便是M2的动臂移动量为λ/2，等效于M1与M2之间的空气膜厚度改变λ/2。在近代物理和近代计量技术中，如在光谱线精细结构的研究和用光波标定标准米尺等实验中都有着重要的应用。利用该仪器的原理，研制出多种专用干

2、涉仪。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验依据。迈克尔逊也因此获得1907年的诺贝尔物理学奖。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

3、阳系外行星的探测中，虽然在这种探测中马赫-曾特干涉仪的应用更加广泛。迈克尔逊干涉仪还在延迟干涉仪，即光学差分相移键控解调器（OpticalDPSK）的制造中有所应用，这种解调器可以在波分复用网络中将相位调制转换成振幅调制。光电效应和普朗克常数的测量金属在光照射时会有电子从金属表面释放出来，这种现象被称作光电效应。十九世纪末即已发现了光电效应，但用当时的经典理论不能对其一系列性质作出圆满解释。直到1905年，爱因斯坦应用并发展了普朗克量子理论，提出了“光量子”(后称为“光子”)的概念，使这种现象得到了理论解释。爱因斯坦讨论了光电效应问题，提出了著名的爱因斯坦光电效应方程。按照粒子说，光是由一

4、份一份能量不连续的光子组成，光子所拥有的能量与光的频率成正比。当某一光子照射到对光灵敏的金属上时，它的能量可以被该金属中的某个电子全部吸收。电子吸收光子的能量后，动能立刻增加;如果动能增大到足以克服原子核对它的引力，就能在十亿分之一秒时间内飞逸出金属表面，成为光电子，形成光电流。爱因斯坦用光量子理论对光电效应提出理论解释后，最初科学界的反应是冷淡的，甚至相信量子概念的一些物理学家也不接受光量子假说。尽管理论与已有的实验事实并不矛盾，但当时还没有充分的实验来支持爱因斯坦光电效应方程给出的定量关系。密立根对光电效应进行了长期的研究，经过十年之久的试验、改进和学习，有效地排除了表面接触电位差等因

5、素的影响，获得了比较好的单色光。于1914年第一次用实验验证了爱因斯坦方程是精确成立的，并首次对普朗克常数h作了直接的光电测量。1916年密立根发表了他的精确实验结果，他用6种不同频率的单色光测量反向电压的截止值与频率关系曲线关系，这是一条很好的直线，从直线的斜率可以求出的普朗克常数。结果与普朗克1900年从黑体辐射得到的数值符合得很好。爱因斯坦和密立根也因此分别1921年和1923年诺贝尔物理学奖。今天，光电效应已被广泛用于现代科学技术的各个领域，利用光电效应制成的光电器件如光电管、光电倍增管、光电池等，已成为光电自动控制、传真电报、电影电视以及微弱光信号检测等技术中不可缺少的器件。