文档介绍：研究性实验报告——迈克尔逊干涉实验φM 1dL 2d S 1’S 2’GS M 1’M 2REP S’迈克尔逊干涉实验 39042122 吴淼摘要:迈克尔逊干涉仪是一个经典迈克尔逊和莫雷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都有着重要的应用。通过迈克尔逊干涉的实验, 我们可以熟悉迈克尔逊干涉仪的结构并掌握其调整方法,认识电光源非定域干涉条纹的形成与特点,部分从并利用干涉条纹的变化测定光源的波长。实验原理: (1) 迈克尔逊干涉仪的光路迈克尔逊干涉仪的光路图如图(一)所示。从光源 S发出的一束光摄在分束板 G1上,将光束分为两部分:一部分从 G1半反射膜处反射, 射向平面镜 M2 ;另一部分从G1透射, 射向平面镜 M1 。因 G1 和全反射平面镜 M1 、 M2 均成 45°角,所以两束光均垂直射到 M1 、 M2 上。从 M2 反射回来的光,透过半反射膜;从 M2 反射回来的光, 为半反射膜反射。二者汇集成一束光,在E处即可观察到干涉条纹。光路中另一平行平板 G2 与 G1 平行,其材料厚度与 G1 完全相同,以补偿两束光的光程差, 称为补偿板。在光路中, M1 ’是 M1 被 G1 半反射膜反射所形成的虚像,两束相干光相当于从 M1 ’和 M2 反射而来,迈克尔逊干涉仪产生的干涉条纹如同 M2 和 M1 ’之间的空气膜所产生的干涉条纹一样。(2)单色电光源的非定域干涉条纹 M2 平行 M1 ’且相距为 d,S发出的光对 M2 来说,如S’发出的光,而对于 E处的观察者来说, S’如位于 S2’一样。又由于半反射膜 G的作用, M1 如同处于 S1’的位置,所以 E 处观察到的干涉条纹,犹如 S1’、 S2’发出的球面波,它们在空间处处相干,把观察屏放在 E空间不同位置,都可以看图(一) 迈克尔孙干涉仪光路研究性实验报告——迈克尔逊干涉实验到干涉花纹,因此这一干涉为非定域干涉。如果把观察屏放在垂直于 S1’、 S2’的位置上,则可以看到一组同心圆,而圆心就是 S1’,、 S2’的连线与屏的交点 E。设 E处( ES2 ’=L)的观察屏上,离中心 E点远处某一点 P, EP的距离为 R,则两束光的光程差为 2222)2(RLRdLL?????? L>>d 时,展开上式并略去 d2 /L2,则有? cos 2/2 22dRL Ld L????式中φ是圆形干涉条纹的倾角。所以亮纹条件为 2dcos φ=kλ(k=0,1,2, …)①由此式可知,当 k、φ一定时,如果 d逐渐减小,则 cos φ将增大,即φ角逐渐减小。也就是说,同一 k级条纹,当d减小时,该圆环半径减小,看到的现象是干涉圆环内缩;如果 d逐渐增大,同理看到的现象是干涉条纹外扩。对于中央条纹,若内缩或外扩 N次,则光程差变化为 2Δ d=N ,Δd为d的变化量, 所以有λ=2Δ d/N ②通过此式则能有变化的条纹数目求出光源的波长。实验仪器: 迈克尔逊干涉仪、氦氖激光器、小孔、扩束镜、毛玻璃。研究性实验报告——迈克尔逊干涉实验实验步骤: (1)迈克尔逊干涉仪的调整 1调节激光器,使激光束水平地射到 M1 、 M2 反射镜中部并垂直于仪器导轨。首先将 M1 、 M2 背面的三个螺钉及两个微调拉簧均拧成半松,然后上下移动、左