文档介绍：范东军
应物12
2110903025
迈克尔逊干涉仪
实验的目的
了解迈克尔孙干涉仪的原理、结构和调节方法，观察非定域干涉条纹，测量氨颊激 光的波长，并增强对条纹可见度和时间相干性的认识。
实验原理
，其间光程差变化应
为人£（Aw + M。化简后：
A2 = —=—— 迎 △匚（3）
式中““二国一% , 2 。利用式（3）可测出纳黄光双线的波长差。
时间相干性是光源相干程度的一个描述。为简单起见，以入射角 i=0作为例子，讨论相
距为d的薄膜上、下两表面反射光的干涉情况。 这时两束光的光程差 L=2d,干涉条纹
清晰。当d增加某一数值d'后，原有的干涉条纹变成一片模糊，2d'就叫作相干长度， 用Lm表示。相干长度除以光速c,是光走过这段长度所需的时间，称为相干时间，用
tm表示。不同的光源有不同的相干长度，因而也有不同的相干时间。 对于相干长度和
相干时间的问题有两种解释。一种解释是认为实际发射的光波不可能是无穷长的波列，
而是有限长度的波列， 当波列的长度比两路光的光程差小时，以路光已通过了半反射
镜，另一路还没有到达，这时它们之间就不可能发生干涉，只有当波列长度大于两路光
的程差时， 两路光才能在半发射镜处相遇发生干涉，所以波列的长度就表征了相干长
度。另一种解释认为：实际光源发射的光不可能是绝对单色的，而是有一个波长范围，
用谱线宽度来表示。现假设“单色光”的中心波长为入0,谱线宽度为,也就是说“单
色光”是由波长为 /到 2之间所有的波长组成的，各个波长对应一套干
…… 4+失4一牛、、6…的攵力……
涉花纹。随着距离d的增加， 2和 2之间所形成的各套干涉条纹就逐渐
错开了，当d增加到使两者错开一条条纹时， 就看不到干涉条纹了，这时对应的21=4
就叫做相干长度。由此我们可以得到 J与入°及也义之间的关系为：
j _逍
l 菽(4)
波长差△上越小，光源的单***越好，相干长度就越长，所以上面两种解释是完全一致
的。相干时间tm则用下式表示
4 =工=— 匕 皿(5)
钠光灯所发射的谱线为 ,相干长度有2cm氨颊激光器所发出的激
光单***很好，，4兄只有10-14〜10-7nm,相干长度长达几米到几公
里的范围。对白光而言，其 和人是同一数量级，相干长度为波长数量级，仅能看到
级数很小的几条彩色条纹。
(或厚度)的测量
(1)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m、
M2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 2反射时附加(之), 故产生直线黑纹，即所谓的中央条纹，两旁有对称分布的彩色条纹。 d稍大时，因对各
种不同波长的光，满足明暗条纹的条件不同， 所产生的干涉条纹明暗互相重叠，结果
就显不出条纹来。只有用白光才能判断出中央条纹，利用这一点可定出 d=0的位置。
(2)固体透明薄片折射率或厚度的测定
当视场中出现中央条纹之后，在 m与A之间放入折射率为n、厚度为l的透明物体，则 此时程差要比原来增大
,&L a =
因而中央条纹移出视场范围