迈克耳孙干涉仪实验

迈克耳孙干涉仪实验 兰州理工大学物理实验中心

简介 迈克耳逊（Michelson，1852－1931）在1881年设计了一种独特的干涉仪，并用它从事多方面的研究。他首次以镉元素红光波长为单位用干涉仪准确测量了国际米原器的长度，从此长度单位“米”有了绝对标准，他利用光的干涉创造了测量太阳系外星球直径的方法。著名的迈克耳逊—莫雷实验证明了光速与传播方向无关，促进了相对论的建立，迈克耳逊由于这方面的贡献，获得了1907年诺贝尔物理学奖。至今，以他命名的干涉仪仍被广泛应用着，其它一些重要的干涉仪也都是以它为原型演化而来的。

实验仪器 数据处理注意事项实验目的实验原理实验内容迈克耳逊干涉仪

实验目的 • 了解迈克耳孙干涉仪的原理、结构和调整方法。 • 观察等倾和等厚干涉条纹，了解其形成条件、条纹分布特点及条纹的变化。 • 测量He-Ne激光的波长。返回

实验原理 迈克耳逊干涉仪光路图

M1与M2之间形成的是一个空气薄膜。迈克耳逊干涉仪产生的干涉，与M1、M2之间的空气薄膜产生的干涉一样。改变M1、M2的相对位置，就可以得到各种形式的干涉条纹。M1与M2之间形成的是一个空气薄膜。迈克耳逊干涉仪产生的干涉，与M1、M2之间的空气薄膜产生的干涉一样。改变M1、M2的相对位置，就可以得到各种形式的干涉条纹。

薄膜等倾干涉 薄膜等倾干涉是分振幅干涉。设薄膜上下表面平行。如图 S a1 a2 i D n A B h C

a1与a2的光程差为 即入射角相同的点的光程差L相同，故称等倾干涉。干涉图样为同心圆。条纹方程（明条纹）（暗条纹）

利用薄膜等倾干涉测波长 干涉图象中，随着d 的增大或减小，条纹从中心“冒出”或向中心“缩入”。设M1移动d时，K的变化量为N则数出N个条纹对应的d，即可求出波长。

a1 S n B A h C 薄膜等厚干涉若薄膜的上下底面不平行，光线经上下表面反射后得到的一对相干光a1与a2，将不再平行，如图 a2

设某处膜的厚度为h，膜的折射率为n，则两束相干光的光程差L为干涉条纹沿等厚线分布，故称为等厚干涉。干涉图样是等距离分布的明暗相间的直条纹。

定域干涉和非定域干涉 当光源是扩展光源时，不论是等倾干涉还是等厚干涉，所产生的干涉条纹都有一定位置，这些干涉称为定域干涉。当光源是点光源时，凡是两束光相遇处都可看到干涉条纹，这些干涉称为非定域干涉。返回

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实验内容 一、利用非定域等倾干涉条纹测单色光波长  非定域等倾干涉条纹的调节调节M1 、M2背后的三个螺丝，使得M1 镜中的两组反射点的最亮点重合。从观察屏上看干涉图样。

 测定单色光的波长 记下M1镜的初始位置，然后每缩进或冒出20个条纹记录一次M1镜的位置，依次记录d0、d1、d2 …d11共12个数。，根据公式，用逐差法求波长。

二、观察和记录各种干涉条纹 1. 调节观M1镜的位置，观察和记录非定域和定域的等倾干涉条纹。 2.减小M1与M2之间的距离（可看到条纹变稀、变粗），直至视场中剩下一两条弯曲条纹，调节M2一侧的水平微调螺丝，及M1镜的微调螺旋，观察和记录非定域和定域的等厚干涉条纹。

三、白光条纹的调节 调出等厚干涉条纹，换上白光光源，微调M1可观察到彩色条纹。当彩色条纹中心黑条纹位于视场中心时，仪器处于零光程点。返回

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注意事项 • 严禁手摸所有光学表面 • 测量时，微调螺旋只能向一个方向转动，中途不能反向。 • 不要过分拧紧M1镜和M2镜后的螺丝。 • 注意光纤的使用，禁止弯折。 • 粗调时注意边摇边看，防止主动轮卡死。返回

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