文档介绍：迈克尔逊干涉仪 测量光波波长
一实验目的及要求
了解迈克尔逊干涉仪的结构和干涉条纹的形成原理。
通过观察实验现象,加深对干涉原理的理解。
学会迈克尔逊干涉仪的调整和使用方法。
观察等倾干涉条纹,测量激光的波长。
二实验仪器
迈干仪的历史背景
迈克耳逊( Albert Abrham Michelson ,1852 -1931),迈克尔逊1852年12月19日出生在普鲁士,2岁时随父母移民美国。1907年诺贝尔物理学奖授予芝加哥大学的迈克耳逊,以表彰他对光学精密仪器及用之于光谱学与计量学研究所作的贡献。
迈克耳逊是著名的实验物理学家。他以精密测量光的速度和以空前精密度进行以太漂移实验而闻名于世。他发现的以他的名字命名的干涉仪至今还有广泛的应用。
迈克耳逊干涉仪是1883年美国物理学家迈克耳逊和莫雷合作,为研究“以太”漂移实验而设计制造出来的精密光学仪器。实验结果否定了以太的存在,解决了当时关于“以太”的争论,并为爱因斯坦发现相对论提供了实验依据。
二实验仪器
由于迈克尔逊干涉仪将两相干光束完全分开,它们之间的光程差可以根据要求作各种改变,测量结果可以精确到与波长相比拟,所以应用很广。
迈克尔逊用干涉仪最先以光的波长测定了国际标准米尺的长度。因为光的波长是物质基本特性之一,是永久不变的,这样就可以把长度的标准建立在一个永久不变的基础之上。
此外,迈克尔逊干涉仪还被用来研究光谱线的精细结构,这些都大大推动了原子物理与计量科学的发展,迈克尔逊干涉仪的原理还被发展和改进为其他许多形式的干涉仪器。例如米尺的标定及干涉分光工作已改用法布里-珀***涉仪。但迈克耳逊干涉仪的基本结构仍然是许多干涉仪的基础。
目前根据迈克耳逊的基本原理研制的各种精密仪器广泛用于生产和科研领域。
二实验仪器
迈克尔逊干涉仪
激光器光源
分光板
补偿板
扩束镜
反射镜M1
反射镜M2
观察屏
M2移动导轨
三实验测量原理
D
P
L
C
3
A
1
B
2
(n2 >n1,薄膜上下表面平行)
2与 3的光程差为:
加强明纹
减弱暗纹
等倾干涉原理
三实验测量原理
i
i
i
i
s
f
1
n
3
n
2
n
e
点光源的等倾干涉条纹
干涉条纹的级次K仅与倾角i有关,点光源S发出的光线中,具有同一倾角的反射光线会聚干涉,形成同一级次圆环形干涉条纹,称为等倾干涉条纹。
条纹中心处,入射角i=0
对应条纹级次最高
三实验测量原理
迈干仪的干涉原理
单色光源
反射镜
反射镜
与成角
补偿板
分光板
移动导轨
扩束镜
三实验测量原理
反射镜
反射镜
单色光源
的像
光程差为
在迈克尔逊干涉仪中产生的干涉相当于厚度为d的空气薄膜所产生的干涉,当M1与M2垂直时,即M1与M2‘平行时,可以观察到等倾干涉条纹。中心处两束相干光的
三实验测量原理
两相干光束在空间完全分开,并可用移动反射镜的方法改变两光束的光程差.
若中心处为明条纹,则
若改变反射镜的位置,使中心仍为明条纹,则
只要测出干涉仪中M1移动的距离∆d,并数出相应的“吞吐”环数∆k,就可求出λ.
波长测量原理