文档介绍：迈克尔孙干涉实验
【实验目的】
(1) 掌握M-干涉仪的调节方法
(2) 调出非定域干涉和定域干涉条纹
(3) 了解各类型干涉条纹的形成条件、花纹特点、变化规律
(4) 用M-干涉仪测量气体折射率
【仪器用具】
M-干涉仪，He-Ne激光器，毛玻璃片，小孔光阑，白炽灯，小气室，气囊，气压表，凸透镜，显微镜目镜
【实验原理】
M-干涉仪光路
图 1 迈克尔孙干涉仪光路
迈克尔逊干涉仪的光学系统如图1所示。它由分光板G1、补偿板G2、定反射镜M1和动反射镜M2组成。M1和M2互相垂直，分光板和补偿板是一对材料和外型完全相同的平板光学玻璃，它们相互平行并分别和M1、、M2成大致45度夹角。补偿板用于补偿色散。来自点光源（或扩展光源）的光，入射到分光板上，分为强度相同的光线“1”和光线“2”的相干光，并分别由M1和M2反射后投射到光屏上（对于扩展光源用眼睛正对着观察）产生干涉现象。
点光源的非定域干涉
图 2 非定域干涉原理图
激光束经过短焦距凸透镜会聚后可以得到点光源S，经过分束器G1、M1、M2反射后后射向屏E的光，如图2所示可以看做是由虚光源S1，S2发出的。这两个虚光源发出的两列球面波在空间各处都能相干，所以是非定域干涉条纹。
图 3 点光源非定域干涉的等光程面
设两点光源在z轴上，如图3所示，两个点光源形成的空间等光程曲面是一族旋转双曲面，而屏E放在不同位置将得到不同的干涉图样。所
若E平行yz轴，不过原点，则会得到一族同心圆干涉条纹。
若E平行xy轴，不过原点，则会得到一族共焦点双曲线干涉条纹，在中间双曲线退化为直线。
若E不严格平行于yz轴，而是有所倾斜，得得到一族椭圆干涉条纹。
扩展光源的非定域干涉
图 4 扩展光源等倾干涉
等倾干涉使用扩展光源是有利的。如图4所示，M1、M2相互平行，用扩展光源照明，对于倾角θ相同的各光束，其光程差均为
Δl=2d cosθ
此时在E方，用人眼聚焦于无穷远直接观察，可以看到一组同心圆，每一个圆上均对应同一恒定倾角θ，所以叫定域于无穷远的等倾条纹。也可以用一片薄透镜接受干涉图样。
相邻条纹的角距离满足
Δθk=θk-θk+1≈λ2dθk
表明d一定，边缘条纹较密，中心较疏。
θk一定，d越小，条纹越密。
图 5 扩展光源等厚干涉
用眼睛观测等厚干涉时，扩展光源也是有百利而无不一害的。条纹定域与镜面附近，用眼睛观测时应将眼睛聚焦在镜面附近。
经过镜M1，M2’反射的两光束，其光程差仍可近似地表示为
Δl=2d cosθ≈2d(1-12θ2)
由于θ是有限的（决定于反射镜对眼睛的张角，一般比较小）
在交棱附近，Δl中第二项dθ2可以忽略，光程差主要决定于厚度d，所以在空气楔上厚度相同的地方光程差相同，观察到的干涉条纹是平行于两镜交棱的等间隔的直线条纹。
在远离交棱处，项不可忽略，必须用增大的d来补偿光程差的减小，所得干涉条件逐渐变成弧形，而且条纹弯曲方向是凸向两镜交棱。
白光干涉条纹
干涉条纹的明暗决定于光程差与波长的关系，用白光光源，只有在d=0的附近才能在M1、M’2交线处看到干涉条纹，这时对各种光的波长来说，其光程差均为0，故产生直线亮纹，即所谓的中央条纹，两旁有对称分布的彩色条纹。d稍