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航空航天大学
物理研究性实验报告
光的分振幅干预：迈克尔逊干预
第一14071150 苟震宇
所在院系：机械工程与自动化学院
第二 14071148 许天亮
所在院系：机械工程与自动化学院
目录
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迈克尔逊干预仪是一种用分振幅法实现干预的精细光学仪器，利用该仪器可以准确地测量单色光的波长，但是往往由于实验过程中调节仪器和测量计数时的失误, 可能会导致较大的误差。
本研究性实验报告以迈克尔逊干预为实验依托，阐述实验原理与实验步骤，然后进展数据采集和数据处理，对误差的来源进展了详细的分析。最后对实验过程进展反思。
实验原理
(1)迈克尔逊干预仪的光路
迈克尔逊干预仪的光路图如图1所示，从光源S发出的一束光射在分束板G1上，将光束分为两局部：一局部从G1半反射膜处反射，射向平面镜M2；另一局部从G1透射，射向平面镜M1。因G1和全反射平面镜M1、M2均成45
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°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。二者聚集成一束光，在E处即可观察到干预条纹。光路中另一平行平板G2与G1平行，其材料厚度与G1完全一样，以补偿两束光的光程差，称为补偿板。
反射镜M1是固定的，M2在精细导轨上前后移动，以改变两束光之间的光程差。M1,、M2后面各有三个螺钉来调节平面镜的方位，M1的下方还附有两个方向互相垂直的弹簧，松紧他们，能使M1支架产生微小变形，以便准确地调节M1。
在图1所示的光路中，M1’是M1被P1半反射膜反射所形成的虚像。对观察者而言，两相干光束等价于从M1’和M2反射而来，迈克尔逊干预仪所产生的干预花纹就如同M1’与M2之间的空气膜所产生的干预花纹一样。假如M1’、M2平行，如此可视作折射率一样、夹角恒定的楔形薄膜。
〔2〕单色电光源的非定域干预条纹
M2’平行M1且相距为d。点光源S发出的一束光，对M2’来说，正如S’处发出的光一样，即SG=S’ G；而对于在E处的观察者来说，由于M2的镜面反射，S’点光源如同处在位置S2处一样，即S’M2=M2S2。又由于半反射膜G的作用，M1的位置如处于M1’的位置一样。同样对E处的观测者，点光源S如处于S1处。所以E处的观察者所观察到的干预条纹犹如虚光源S1、S2发出的球面波，它们在空间处处相干，把观察屏放在E空间不同位置处，都看见恶意看到干预把戏，所以这一干预是非定域干预。
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如果把观察屏放在垂直于S1、S2连线的位置上，如此可以看到一组同心圆，而圆心就是S1、S2连线与屏的焦点E。设在E处〔ES2=L〕的观察屏上，离中心E点远处有一点P，EP的距离为R，如此两束光的光程差为：
L>>d时，展开上式并略去d²/L²，如此有
式中φ是圆形干预条纹的倾角。所以亮纹条件为
由上式可见，点光源圆形非定域干预条纹有以下特点：
、λ一定时，角一样的所有光线的光程差一样，所以干预情况也完全一样；对应于同一级次，形成以光轴为圆心的同心圆系。
、λ一定时，如φ=0，干预圆环就在同心圆环中心处，其光程差∆λ=2d为最大值，根据明纹条件，其k也为最高级数。如φ≠0，φ角越大，cosφ越小，k值也就越小，即对应的干预圆环越靠外，其级次k也越低。
、λ一定时，如果d逐渐减小，如此cosφ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，该级圆环半径减小，看到的现象是干预圆环内吞：如果d逐渐增大，同理，看到的现象是干预圆环外扩。对于中央条纹，假如内缩或外扩N次，如此光程差变化为2∆d=Nλ。式中，∆d为d的变化量，所以有：
λ=2∆d/N
=0时最高级次为，如此：
k0=