文档介绍：实验十四 迈克耳孙干涉仪的调节和使用
迈克耳孙干涉仪在近代物理学的发展中起过重要作用。19世纪末，迈克耳孙
()与其合作者曾用此仪器进行了 “以太漂移”实验、标左米尺及推断光谱 精细结构等三项著名的实验。第一项实脸解决了当时关于“以太”的争论，并为爱因斯坦 创立相对论提供了实验依据：第二项工作实现了长度单位的标准化。迈克耳孙发现镉红线 (波长z=)是一种理想的单色光源。可用它的波长作为米尺标准化的基准。
他泄义lm= ，精度达到10力,这项工作对近代计量技术的发展作岀了 重要贡献；迈克耳孙研究了干涉条纹视见度随光程差变化的规律，并以此推断光谱线的精 细结构。
今天，迈克耳孙干涉仪已被更完善的现代干涉仪取代，但迈克耳孙干涉仪的基本结构 仍然是许多现代干涉仪的基础。
【实验目的与要求】
学****迈克耳孙干涉仪的原理和调肖方法。
观察等倾干涉和等厚干涉图样。
用迈克耳孙干涉仪测怎Hc-Ne激光束的波长和钠光双线波长差。
【实验仪器】
迈克耳孙干涉仪，Hc-Ne激光朿，钠光灯，扩朿镜，毛玻璃
迈克耳孙干涉仪是应用光的干涉原理，测量长度或长度变化的精密的光学仪器，其光 路图如图7-1所示。
S-激光束：L-扩束镜：G广分光板：G?-补偿板：Mh 反射镜：E-观察屏。
图7-1迈克耳孙T•涉仪光路图
从筑氛激光器发出的单色光s,经扩束镜厶将光束扩朿成一个理想的发散光束，该光 束射到与光朿成45。倾斜的分光板6上，G］的后表而镀有铝或银的半反射膜，光束被半反 射膜分成强度大致相同的反射光(1)和(2)。这两束光沿着不同的方向射到两个平而镜Mi和 M2上，经两平而镜反射至G后汇合在一起。仔细调节和M2,就可以在E处观察到干
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涉条纹。G2为补偿板，其材料和厚度与G］相同，用以补偿光朿(2)的光程，使光朿(2)与光 束(1)在玻璃中走过的光程大致相等。
M|； 2-反射镜 M2； K 12-Mp Kt镜面调节嫌丝；4—补偿板,5—分光板0： 6-现察屏；了一粗调手轮；8—累固螺给9一 微调鼓轮：10、11 一反射檢M2的微调装置.
U7-2边克耳孙干涉仪的结构图
迈克耳孙干涉仪的结构图如图7-2所示。两平而镜Mi和M2放置在相互垂直的两臂上。 其中平而镜A/』是固立的，平而镜可在精密的导轨上前后移动，以便改变两光束的光程 差，移动范围在0-100nm内。平面镜Mi、M2的背后各有三个微调螺丝(图中的3、12), 用以改变平面镜Mi. Mi的角度。在平面镜M2的下端还附有两个相互垂直的拉簧螺丝10、 11,可以细调平面镜的倾斜度。
移动平而镜Mi有两种方式：一是旋转粗调手轮7可以较快地移动Mi：二是旋转微调 鼓轮9可以微量移动(如果迈克耳孙干涉仪有紧固螺丝8,则在转动微调鼓轮前，先要 拧紧紧固螺线8,转动粗调手轮前必须松开紧固螺线8,否则会损坏精密丝杆。若没有紧 固螺丝，直接旋转微调鼓轮9则可微量移动MJ。平面镜Mi的位程读数由三部分组成：从 导轨上读出亳米以上的值；；在微动手轮上最小刻度 ,。
【实验原理】
一、等倾干涉条纹
等倾干涉条纹是迈克耳孙干涉仪所能产生的一种重要的干涉图样。如图7-1和图7-3所示,
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图7—3光程差计算用图
当Mi和Mi垂直时，像M2是Mi对半反射膜的虚象，英位置在Mi附近。当所用光源 为单色扩展光源时，我们在E处观察到的下•涉条纹可以看作实反射镜MI和虚反射镜 所反射的光叠加而成的。
设〃为Mi、M2间的距离，0为入射光束的入射角，&'为折射角，由于M2间是空 气层，折射率"=1，0=0。当一朿光入射到Mi、血镜面而分別反射岀（1）、（2）两条光束时， 由于（1）、（2）来自同一光朿，是相干的，两光束的光程差5为
d=AC+BC-AD=
2d
COS&
一 2〃 sin &如=2d cos&
当〃一泄时，光程差6随着入射角&的变化而改变，同一倾角的各对应点的两反射光 线都具有相同的光程差，这样的干涉，其光强分布由各光束的倾角决左，称为等倾干涉条 纹。当用单色光入射时，我们在毛玻璃屏上观察到的是一组明暗相间的同心圆条纹，而干 涉条纹的级次以圆心为最大（因o=2dcon6=mA，当d-*定时,&越小，con&越大,加的级 数也就越大）。
当〃减小（即M向M2靠近）时，若我们跟踪观察某一圈条纹，将看到该干涉环变小， 向中心收缩（因d变小，对某一圈条纹Cleone保持恒左，此时e就要变小）。每当d减小）/1, 干涉条纹就向中心消失一个。当M