迈克尔逊干涉仪实验作业

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1、迈克尔逊干涉仪的等倾干涉的特点麦克尔逊干涉仪观察的等倾干涉条纹是同心圆环状。而且移动眼睛时不会有条纹移出和移入视场。这样才能确保是等倾，即两板平行。迈克尔逊干涉仪发明历史是什么？迈克尔逊干涉仪,是1883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。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。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耳孙-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

2、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。迈克尔逊干涉仪还可测哪些物理量？一、传统迈克尔逊干涉仪的测量应用1.微小位移量和微振动的测量；采用迈克尔逊干涉技术,通过测量KDP晶体生长的法向速率和台阶斜率来研究其台阶生长的动力学系数、台阶自由能、溶质在边界层内的扩散特征以及激发晶体生长台阶的位错活性2.角度测量：仪器的两个反射镜由三棱镜代替，反射镜组安装在标准被测转动器件的转动台上。被测转角依照正弦原理转化成反射镜组两个立体棱镜的相应线位移,而后进行干涉测量，小角度干涉仪测角分辨率达到10-3角秒量级。3.薄透明体的厚度及

3、折射率的同时测量在不放薄膜时调出白光干涉条纹，而后插入透明薄膜，在薄膜与光线垂直时调出白光干涉条纹后,记录此时动镜移动的距离，再将薄膜偏转α角（45°比较方便）,再调出白光干涉条纹，再记录动镜移动的距离。通过动镜这两次移动的距离和薄膜的偏转角，就可以同时计算出待测薄膜的厚度和折射率。4.气体浓度的测量：在迈克尔逊干涉仪的参考光路中，放入一个透明气体室，利用白炽灯做光源,在光程差为零的附近观察到对称的几条彩色条纹,中间的黑色条纹是等光程(Δ=0)精确位置。利用通入气体前后等光程位置的改变量，计算出气体的折射率，再利用气体的折射率与气体浓度的关系，计算出气体浓度。4

4、.引力波探测(超大型迈克尔逊干涉仪)引力波存在是广义相对论最重要的预言，对爱因斯坦引力波的探测是近一个世纪以来最重大的基础探索项目之一。2.光纤迈克尔逊干涉仪的应用：（1）．混凝土内部应变的测量把组成光纤迈克尔逊干涉仪的一个臂预埋到混凝土中，当混凝土内部发生膨胀、收缩或变形时，光纤迈克尔逊的白光干涉条纹发生变化，这样可以混凝土内部的一维和二维很小的应变状态进行测量,可以及时了解材料内部应变信息以及内部应变状态分布。由于光纤传感器体积小,重量轻,柔软易于布置,可埋入性好,抗拉性好,耐腐蚀性强;不改变材料结构的受力状态;测量的成本低等特点。（2）.地震波加速度的测量

5、以全光纤迈克尔逊干涉仪为基础，研制出由地震敏感元件组成的单分量双光路加速度地震检波器样机，能同时精确检测空间三个方向加速度的三分量地震检波器就是一个重要的发展方向。高灵敏度的加速度地震检波器是地震探测过程中检测地震波强度、方向和频率等物理量的传感器，在整个地震探测过程中的作用十分关键。（3）.温度的测量，透明液体、固体折射率或与折射率相关的浓度的测量:哈尔滨智能光电科技有限公司研制了光纤迈克尔逊干涉测量实验系统，可以测量温度，透明液体、固体折射率或与折射率相关的浓度还有那些干涉仪,有什么用?菲索干涉儀　　菲索干涉儀（圖1）又可稱為光學平板，通常用來檢驗經過研磨或

6、拋光加工的工件，例如測微器砧座、精測塊規、卡規、精密研磨平面、光學玻璃皆可使用菲索干涉儀來檢驗。其加工狀況。利用菲索干涉儀作檢驗的工件，表面須經過研磨或拋光加工，以求工件表面之反射光線有足夠強度，以便與菲索干涉儀的作用面所反射光線相干涉而形成色帶，因此一般加工表面，因為表面不光滑或太粗糙，工件表面之反射光線太弱，與菲索干涉儀的作用面所反射光線相干涉而形成色帶也太弱而無法分辨，另外，工件表面太粗糙時，空氣楔間隔也太大，造成條紋太密，以致肉眼無法觀察。圖1菲索干涉儀　　菲索干涉儀利用光波干涉原理而形成明暗相間的色帶，很多場合都只把菲索干涉儀當作定性分析的工具，但事實

7、上，以此色帶的數目及形狀便可以作微小尺寸，菲索干涉儀的原理可由光的干涉原理來解釋，菲索干涉儀部份反射鏡與反射面的空氣楔間隔為d，則菲索干涉儀部份反射鏡的作用面與工件表面分別會反射光線，因為工件反射面所反射的光比菲索干涉儀部份反射鏡的作用面所反射光線多走了2d的光程差，因此造成兩道光干涉所需之相位差，因而形成干涉條紋，干涉條紋可以肉眼觀察，亦可以CCD照相取得，由干涉條紋數可以推算出空氣楔間隔的大小，考慮光波從疏介質進入密介質波前相位改變180度，其明亮條紋之公式如下:　　　2d=(n+1/2)l　n:為條紋數　　d:空氣間距　l:空氣間光波的波長　　在作干涉條紋

8、之定量分析時，並不須刻意